Исследователи из Мельбурнского университета предложили простой метод создания оптических вихрей — световых лучей со спиральной структурой, которые способны переносить больше информации, чем обычный свет.
Традииционно для генерации закрученных световых лучей требовались сложные и дорогие технологии. Австралийские ученые показали, что этого можно добиться с помощью недорогих сверхтонких материалов Ван-дер-Ваальса. Они состоят из слоев, соединенных силами Ван-дер-Ваальса: достаточно прочными для удержания структуры, но при этом легко перестраиваемыми.
«Закручивание» происходит, когда циркулярно поляризованный свет, в котором все фотоны вращаются в одном направлении, попадает в тонкие кристаллы. В нутри материала фотоны меняют направление вращения, и луч приобретает спиральную закрутку, превращаясь в оптический вихрь.
Искривление происходит из-за свойства двойного лучепреломления материалов Ван-дер-Ваальса, которые замедляют свет по-разному в зависимости от направления его попадания. Исследователи сравнивают этот эффект с кривым зеркалом: части луча изгибаются по-разному, создавая искривленный световой луч в форме пончика.
Ученые продемонстрировали технологию на гексагональном нитриде бора (hBN) и дисульфиде молибдена (MoS₂). Даже ультратонкие образцы — всего 8 мкм для hBN и 320 нм для MoS₂ — генерировали вихри: почти половина света превращалась в закрученные лучи. Компьютерное моделирование показало, что эффективность можно повысить, изменяя форму луча до его прохождения через материал.
Благодаря спиральной структуре оптические вихри дают дополнительное измерение для кодирования информации. Это открывает путь к созданию компактных и недорогих оптических устройств, которые можно будет использовать в интернете, спутниковой, защищенной и квантовой связи.
Читать далее:
Самая далекая звезда — не то, чем кажется, считают астрономы
Физики поменяли мнение о том, как сформировалась Вселенная
Посмотрите, как сотни сомов взбираются вверх по водопаду
Иллюстрация на обложке: Jaegang Jo et al.
