Schematisk beskrivning av experimentapparaten. En kvittrad puls från laserkällan delas upp i en signalpuls och en referenspuls. Signalpulsen omvandlas till en spatiotemporal vortex (STOV)-puls efter en 2D-pulsformare. Den spatiotemporala virveln sträcks ut längs virvellinjen och omvandlas sedan till en toroidal virvel genom ett afokalt konformt kartläggningssystem. Den toroidala virveln kännetecknas av interferens med den dechirpede referenspulsen. Kredit:Nature Photonics (2022). DOI:10.1038/s41566-022-01013-y
Ett team av forskare från University of Shanghai for Science and Technology och University of Dayton har utvecklat ett sätt att böja ljus in i en virvelring med hjälp av speglar, lasrar och linser. I deras studie, publicerad i tidskriften Nature Photonics, gruppen byggde på arbete utfört av andra team där virvelringar observerades av en händelse, och designade sedan matematiskt ett system som kunde generera dem på begäran.
År 2016 upptäckte ett annat team av forskare att under rätt omständigheter kan starka ljuspulser som virvlar runt en central rörformad puls ibland bilda en munkformad virvel. Intresserade av fyndet började forskarna med denna nya ansträngning undra om det kunde vara möjligt att skapa sådana virvelringar på begäran.
De började med att studera egenskaperna och förhållandena som hade lett till de formationer som teamet observerade 2016 och tillämpade matematik på problemet. De hittade lösningar som verkade visa hur sådana ringar kunde göras – lösningar på Maxwells ekvationer, i synnerhet, fann de, kunde användas för att generera den typ av konform mappning som krävs.
Forskarna satte ihop en kombination av material som skulle leda till en verklig implementering av deras matematiska lösningar. De började med att modifiera en standardlaser för att generera en specifik typ av puls. De lade till speglar, linser, galler och speciella typer av flytande kristallskärmar för pulserna att passera igenom. Var och en av delarna påverkade ljuset på ett specifikt sätt.
Forskarna noterar att systemet först ändrade ljusets pulser till en lång, smal form, vilket gav andra delar av ljuset något att virvla runt. Efter att det andra ljuset färdats genom systemet förenades det virvlande ljuset, som vindar i en tromb, och bildade en ring.
Forskarna planerar att fortsätta sitt arbete i hopp om att lära sig om andra virvelformer kan göras. De noterar att deras arbete kan ge ritningar för andra som vill bättre förstå bildandet av toroidala virvlar som bildas naturligt. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
