ФИЗИКИ ЗАКРУТИЛИ СВЕТ В СПИРАЛЬ 📜

 И получили оптический ротатум.

Исследователи из США создали оптический ротатум — новую форму распространения света. Им удалось получить лазерный пучок, в котором орбитальный момент импульса меняется квадратично вдоль траектории распространения. Работа опубликована в журнале Science Advances.

В природе вихри встречаются повсюду — от атмосферных торнадо до спиральных галактик. Световые вихри — особые лазерные пучки с закрученным фронтом фазы — широко применяются в оптических коммуникациях, квантовых технологиях и микроманипуляции. Обычно орбитальный момент импульса света остается неизменным при распространении в свободном пространстве. Однако физики давно искали способы управлять его изменением, что открыло бы новые пути для взаимодействия света с веществом. Например, мы писали о том, как ученым удалось получить закрученный свет, орбитальный угловой момент которого менялся со временем.

В новой работе физики под руководством Федерико Капассо (Federico Capasso ) из Гарвардского университета смогли создать оптический ротатум. Они разработали фазовую маску, позволяющую сформировать пучок, в котором скорость вращения фронта фазы изменяется не линейно, а по квадратичному закону вдоль оси распространения. Для этого они создали азимутальную модуляцию пространственной частоты пучка: каждый угол в поперечном сечении пучка имел чуть разное значение продольного волнового вектора. При распространении это приводило к накоплению различий в фазе и деформации фронта волны. Для формирования нужной структуры использовалась суперпозиция множества бесселевых мод с точно рассчитанными амплитудами и фазами.

Ученые обнаружили, что при этом у пучка света возникает характерная спиральная структура в интенсивности света. Они подтвердили, что топологический заряд — мера орбитального момента — действительно меняется по заранее заданной квадратичной зависимости от пройденного расстояния.

Источник: N+1