Naukowcy z Uniwersytetu w Samarze, wraz z kolegami z Rosyjskiej Akademii Nauk, opracowali nową metodę tworzenia elementów optycznych, które można wykorzystać do ulepszenia urządzeń do przesyłania danych za pomocą wiązki laserowej w atmosferze oraz urządzeń biomedycznych. Wyniki badań zostały opublikowane w Optics Express.
Rosyjscy naukowcy opracowali nowe podejście do konstruowania metapowierzchni, na podstawie którego można tworzyć elementy optyczne do urządzeń, które pozwalają kontrolować polaryzację i fazę fal elektromagnetycznych, a także tworzyć pola świetlne o dotychczas niezbadanych właściwościach, w tym unikalne wiązki laserowe.
„Opracowaliśmy element optyczny oparty na metapowierzchni i zademonstrowaliśmy jego wydajne działanie: jednoczesne formowanie i ogniskowanie specjalnej wiązki laserowej o strukturze polaryzacyjnej wirowej. W ognisku takiej wiązki energia świetlna rozchodzi się częściowo w kierunku źródła, co jest niemożliwe przy ogniskowaniu klasycznych wiązek laserowych”- skomentował autor pracy, profesor nadzwyczajny Katedry Cybernetyki Technicznej Uniwersytetu w Samarze Dmitrij Savelyev.
Naukowiec zauważył również, że metapowierzchnie wyższego rzędu zapewniają duży całkowity przepływ wsteczny energii. Oznacza to, że wiązki laserowe utworzone przez elementy polaryzujące są odporne na zakłócenia wynikające z przesyłania informacji w różnych ośrodkach turbulentnych, na przykład w atmosferze ziemskiej.
Naukowiec wyjaśnił, że zrealizowane metapowierzchnie pozwalają na tworzenie nowych typów pułapek optycznych. Działają jak odkurzacz: wsteczny przepływ energii w pobliżu osi optycznej zmusza cząsteczki do przemieszczania się w kierunku źródła.
Dodatkowo, zdaniem ekspertów, łącząc polaryzator z elementem ogniskującym w jednym elemencie, możliwe jest wytworzenie dużego wstecznego przepływu energii w pobliżu osi optycznej. Pomoże to ulepszyć pincety optyczne, cięcie laserowe i grawerowanie w biologii, medycynie i obróbce materiałów oraz zmniejszyć liczbę elementów optycznych w urządzeniach.
„Kontrola polaryzacji umożliwia tworzenie pól świetlnych o nowych właściwościach. Zmieniając strukturę wiązki lasera, można zmienić charakter uderzenia w przedmiot, a to jest bardzo ważne przy cięciu laserowym i grawerowaniu w obróbce materiałów”- powiedział Dmitry Saveliev.