Forskere fra Samara University har sammen med kolleger fra Det Russiske Videnskabelige Akademi udviklet en ny metode til at skabe optiske elementer, som kan bruges til at forbedre enheder til transmission af data med en laserstråle i atmosfæren og biomedicinske enheder. Forskningsresultaterne offentliggøres i Optics Express.
Russiske forskere har udviklet en ny tilgang til konstruktion af metasurfaces, på grundlag af hvilken det er muligt at skabe optiske elementer til enheder, der gør det muligt at kontrollere polariseringen og fasen af elektromagnetiske bølger, samt skabe lysfelter med tidligere uudforskede egenskaber, inklusive unikke laserstråler.
”Vi har udviklet et optisk element baseret på en metasoverflade og demonstreret dets effektive funktion: samtidig dannelse og fokusering af en speciel laserstråle med en hvirvelpolarisationsstruktur. I fokus på en sådan stråle forplantes lysenergi delvist mod kilden, hvilket er umuligt, når man fokuserer på klassiske laserstråler,”kommenterede forfatteren af studiet, lektor ved Institut for Teknisk Cybernetik ved Samara University Dmitry Savelyev.
Videnskabsmanden bemærkede også, at metasurfaces med højere orden giver en stor samlet tilbagestrøm af energi. Det vil sige laserstråler dannet af polariserende elementer er modstandsdygtige over for interferens, der stammer fra transmission af information i forskellige turbulente medier, for eksempel i jordens atmosfære.
Forskeren forklarede, at de realiserede metasurfaces muliggør oprettelse af nye typer optiske fælder. De fungerer som en støvsuger: den tilbagestående strøm af energi nær den optiske akse tvinger partiklerne til at bevæge sig mod kilden.
Ved at kombinere en polarisator med et fokuseringselement i et element er det ifølge eksperter desuden muligt at skabe en stor tilbagestrøm af energi nær den optiske akse. Dette vil hjælpe med at forbedre optisk pincet, laserskæring og gravering i biologi, medicin og materialehåndtering og reducere antallet af optiske elementer i enheder.
”Polariseringskontrol tillader oprettelse af lysfelter med nye egenskaber. Ved at ændre laserstrålens struktur kan du ændre indvirkningen på genstanden, og dette er meget vigtigt for laserskæring og indgravering i behandlingen af materialer,”sagde Dmitry Saveliev.