Сверхкороткие световые импульсы сделали оптически однородный материал «ловцом» света

17 июня 2024
118

Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета предложили использовать сверхкороткие оптические импульсы, длительность которых составляет квадриллионные доли (или 10-15) секунды, чтобы управлять свойствами различных — потенциально любых однородных — сред.

Авторы математически смоделировали прохождение таких импульсов через оптически однородную среду. Согласно предложенному подходу, в среду навстречу друг другу одновременно подаются два сверхкоротких импульса. По мере своего пути они «возмущают» среду, приводя к тому, что в ее атомах меняется населенность квантовых уровней — упрощенно, распределение электронов в оболочке атома. При этом атомы с «обогащенными» и «обедненными» квантовыми уровнями чередуются подобно впадинам и гребням волн на воде. Такие изменения в атомах приводят к тому, что состоящая из них среда изменяет способность пропускать и преломлять свет. В результате получаются «полосы» с разным преломлением, формирующие расположенные параллельно друг другу «зеркала». Попадая на них, свет может «останавливаться».

Предложенный подход в перспективе позволит легко и быстро менять состояние среды: превращать ее в «зеркало», изменять ее пропускающую и преломляющую способность и быстро возвращать в исходное состояние за счет того, что импульсы длятся лишь квадриллионные доли секунды.

«Предлагаемый подход может использоваться при создании микрорезонаторов — устройств для управления светом на микроскопическом уровне, которые востребованы во многих оптоэлектронных устройствах. За счет малой длительности световых импульсов управлять микрорезонатором, работающим по такому принципу, можно будет максимально быстро. В дальнейшем мы планируем детально изучить динамику таких микрорезонаторов под действием предельно коротких световых импульсов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ростислав Архипов, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник физического факультета СПбГУ.