Группа ученых из Массачусетского технологического института и Йельского университета, которая изучает взаимодействие света с веществом, открыла новое явление — образование вихря света в фотонном кристалле. Вихрь участвует в захвате и остановке светового излучения. Это открытие позволит создать компактные ускорители элементарных частиц и улучшить оптоволоконную связь. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее популярное изложение дает MIT news.
В прошлом году команда ученых, куда входят Марин Солячич (Marin Soljačić), Бо Чжэн (Bo Zhen), Чиа Вэй Тху (Chia Wei Hsu), Линг Лу (Ling Lu) и Дуглас Стоун (Douglas Stone), стала известна из-за работы по открытию нового механизма остановки и захвата света, а ее лидера — Солячича — наградили премией Блаватника, о чем рассказывал портал Научная Россия. И вот новое открытие той же группы в этой области. Оказывается, световое излучение, которое может само себя останавливать, делает это с помощью вихря. Такое захваченное состояние света оказалось куда более устойчивым, чем ученые думали поначалу.
В обычном естественном свете направление поляризации фиксировано, как в солнцезащитных очках. Но в кристаллах, которые захватывают свет, он становится поляризован путем образования вихря, где направления поляризации меняются в зависимости от направления луча. Поскольку направление поляризации различно в каждой точке вихря, это порождает сингулярность — топологический дефект в центре вихря, улавливая там свет.
Используя это явление, по словам ученых, можно создавать так называемый векторный пучок — особый вид лазерного луча. С его помощью можно сделать мелкомасштабный ускоритель частиц, то есть фактически настольные устройства вместо километровых кольцевых ускорителей.
Марин Солячич считает, что явление позволит упростить STED-микроскопию (микроскопию на основе подавления спонтанного испускания) и увеличит пропускную способность оптоволокна.
Источник иллюстрации: MIT
