Physiker haben erstmals 100 miteinander verbundene Lichtwirbel in einem Nanokristall erzeugt

Wirbelstrukturen sind im Universum weit verbreitet: Dies sind beispielsweise Strudel, Rauchringe, Tornados usw

Spiralgalaxien.Ein Forschungsteam unter der Leitung von Antonio Ambrosio vom Italian Institute of Technology nutzte eine Metaoberfläche als Maske, um verschiedene Parameter mehrerer Laserstrahlen gleichzeitig zu steuern.

Wissenschaftler haben dafür Metaoberflächen entworfenSie formen Lichtstrahlen, die 100-mal dünner sind als ein menschliches Haar, und drehen sie wie ein Korkenzieher zu einem optischen Wirbel. Die Forscher platzierten die erzeugten Strukturen in einem Laserresonator, in dem Licht kontinuierlich von zwei Spiegeln reflektiert wird. Das Gerät sorgte für eine Wechselwirkung zwischen Lichtwirbeln. Jeder Lichtstrom im Inneren des Nanokristalls wurde im Prozess der Wechselwirkung mit anderen Wirbeln abgestimmt.

The metasurface array confers orbital angular momentum 🌀 to the vortex crystal.

Then, as the vortices propagate in the laser, they mix together until when a self-image–in both intensity and phase–is produced (Talbot effect)

🧵2/n pic.twitter.com/vGugDRBGRB

— Marco Piccardo (@PiccardoM) July 27, 2021

Как отмечают исследователи, уникальная особенность созданного ими метаповерхностного лазера — способность произвольно управлять орбитальным угловым моментом света и тем самым исправлять топологические дефекты. По словам ученых, такие лазеры могут найти применение в качестве надежных универсальных резонаторов в топологической оптике.

Here is the defect healing in action

🧵8/n pic.twitter.com/SRgNmLjy24

— Marco Piccardo (@PiccardoM) July 27, 2021

Физики считают, что технология имеет широкий потенциал. Ее можно использовать как для изучения процессов в квантовом мире, например, создавая надежные скирмионы, так и для моделирования процессов сложных физических систем, таких как взаимодействующие галактики или гидродинамические вихри.

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