Расшифровка загадок света: ученые разработали новый метод управления нестабильным поведением света

к Лиам О'Коннор
0 комментарий
chaotic light control

Команда исследователей освоила манипулирование различными частотами света, используя специальную полость, что потенциально расширяет возможности оптоволокна, что может улучшить управление энергией, вычислениями и передачей сигналов. Это достижение признано Сюэфэн Цзяном.

Исследование того, как свет взаимодействует в овальной обстановке, дало ученым ключевое понимание его сложной динамики.

Способность управлять светом имеет решающее значение для прогресса в нескольких технологических областях, включая сбор энергии, вычислительные процессы, телекоммуникации и медицинскую диагностику. Однако сложная природа света часто затрудняет его эффективное регулирование.

Физик Андреа Алу сравнивает непредсказуемость света в неупорядоченных системах с игрой в бильярд, где даже незначительные изменения в ударе битка могут существенно изменить направление и взаимодействие шаров на столе.

«В игре в бильярд небольшие несоответствия в том, как вы ударяете по первому шару, могут создать самые разнообразные модели движения шаров на столе», — объяснил Алу, известный профессор физики в Высшем центре CUNY. «Точно так же трудно предсказать свет внутри хаотической полости — повторное проведение одного и того же эксперимента в почти одинаковых условиях может дать разные результаты».

В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Physics, команда Алу из Аспирантуры CUNY представила новаторский метод модуляции неустойчивого поведения света путем настройки моделей его диффузии посредством самого света. Инициативу возглавили Сюэфэн Цзян, бывший постдокторант в группе Алу, а теперь доцент Университета Сетон Холл, и Шисюн Инь, докторант под руководством Алу.

Традиционные системы против хаотических полостей

Типичные методы анализа света включают резонаторы одинаковой формы, в которых свет предсказуемо отражается и распространяется, образуя различные частоты и пространственные закономерности. В стандартных резонаторах, таких как круглый резонатор, определенные частоты коррелируют с определенными модами, что упрощает физику. Однако, по мнению Цзяна, эта простота не раскрывает сложности света, наблюдаемого в более сложных системах.

«Полость, вмещающая хаотические световые узоры, может генерировать тысячи световых конфигураций на одной частоте, что первоначально считалось, что контроль оптического отклика непрактичен», — заявил Цзян. «Тем не менее, мы показали, что управлять этим хаосом действительно возможно».

Революционная полость в форме стадиона

Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи спроектировали обширную полость в форме стадиона с открытым верхом и двойными проходами на противоположных концах для направления света в структуру. Камера, установленная над головой, фиксирует узоры и интенсивность света, который рассеивается внутри полости.

Устройство оснащено регулируемыми элементами для точной настройки интенсивности и времени прохождения света, проходящего через эти пути. Управляя взаимодействием света внутри полости, команда смогла организовать структуру одного светового луча посредством взаимодействия с другим. Алу назвал эту стратегию когерентным контролем, что по сути означает использование света для регулирования света. Изменяя относительную силу и время входящих световых лучей, исследователи смогли последовательно изменить структуру света, излучаемого из полости.

Уточнение управления с помощью режимов неотражающего рассеяния (RSM)

Достижение контроля стало возможным благодаря использованию особого поведения света в резонансных полостях, известного как «моды неотражающего рассеяния» (RSM), явления, предсказанного теорией, но до сих пор не продемонстрированного в оптических полостях. Инь подчеркнул, что их способность модулировать RSM означает шаг в стимулировании и управлении сложными оптическими системами, необходимыми для хранения энергии, вычислений и процессов связи.

«Мы определили определенные частоты, на которых наша система поддерживает два отдельных пересекающихся RSM, которые позволяют всему свету попадать в полость стадиона, не отражаясь обратно в каналы, что облегчает его управление», — описал Инь. «Учитывая, что наша система работает с оптическими сигналами в рабочем диапазоне обычных оптических волокон, это открытие открывает двери для усовершенствованных методов хранения, направления и управления светом в сложных оптических системах».

Заглядывая в будущее, исследователи планируют интегрировать в свои исследования больше регулируемых элементов, чтобы еще глубже изучить сложное поведение света.

Цитата: «Когерентное управление хаотическим оптическим микрорезонатором с модами безотражательного рассеяния», Сюэфэн Цзян, Шисюн Инь, Хуанань Ли, Цзямин Цюань, Хидонг Го, Мишель Котруфо, Юлиус Куллиг, Ян Вирсиг и Андреа Алу, 2 ноября 2023 г., Nature Physics.
DOI: 10.1038/s41567-023-02242-w

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о хаотическом управлении светом

Каково ключевое открытие в управлении хаотичным поведением света?

Исследователи разработали платформу, которая позволяет контролировать хаотическое поведение света, манипулируя закономерностями его рассеяния внутри специально разработанного оптического резонатора.

Чем поведение света в хаотических системах можно сравнить с игрой в бильярд?

Точно так же, как небольшие изменения в бильярдном ударе могут привести к разным результатам, небольшие изменения в попадании света в хаотическую полость могут привести к непредсказуемым и изменяющимся световым узорам.

Каково значение полости в форме стадиона в этом исследовании?

Полость в форме стадиона позволяет ученым управлять светом, регулируя схемы рассеяния посредством когерентного управления, используя один луч света для направления другого.

Что такое безотражательные моды рассеяния (RSM) и их значение в этом исследовании?

RSM — это уникальное поведение света в резонансных полостях, которое позволяет свету проникать в полость, не отражаясь обратно, что имеет решающее значение для управления светом в сложных оптических системах.

Как это открытие может повлиять на будущие технологии?

Способность контролировать хаотическое поведение света может привести к прогрессу в области хранения энергии, вычислений и обработки сигналов в волоконно-оптических системах.

Подробнее о хаотическом управлении светом

Вам также может понравиться

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский