Предложена концепция оптических структур, основанная на аналогии с искривлением пространства

Материал из Викиновостей, свободного источника новостей
Перейти к: навигация, поиск

6 октября 2017

Параболоид Фламма

Физики из Израиля и США представили новый класс оптических и фотонных структур, создание которых основано на представлении об искривлённом пространстве в общей теории относительности. Результаты исследования опубликованы в свежем выпуске журнала Nature Photonics.

В последние годы наблюдается всё более широкое использование концепций общей теории относительности в оптике, в частности для создания метаматериалов, обладающих необычными свойствами (например, невидимостью). Однако эти попытки сильно ограничиваются имеющимися технологиями, которые, как правило, позволяют создавать лишь двумерные структуры. Группа профессора Мордехая Сегева (Mordechai Segev) из Израильского технологического института совместно с коллегами из Еврейского университета в Иерусалиме, Гарвардского университета и Университета Пенсильвании смогли преодолеть эти ограничения и создать оптический микроволновод, форма которого вдохновлена известной метрикой Шварцшильда, описывающей трёхмерное искривление пространства вблизи горизонта событий чёрной дыры.

Теоретической основой разработки является возможность спроецировать пространственную метрику Шварцшильда (в предположении статического времени) на специальную поверхность вращенияпараболоид Фламма (Flamm's paraboloid). В тонком оптическом волноводе, имеющем форму этого параболоида, свет при распространении будет «чувствовать» кривизну пространства, задаваемую метрикой Шварцшильда. Самое узкое место волновода — так называемое «бутылочное горлышко» — соответствует радиусу Шварцшильда, на котором достигается горизонт событий чёрной дыры.

Аналитические и численные расчёты, проведённые исследователями, показывают, что при приближении к «бутылочному горлышку» фазовая скорость света растёт, а групповая, наоборот, уменьшается. Этот эффект влияния кривизны пространства на распространение излучения был проверен экспериментально благодаря разработанной авторами методике лазерной литографии за счёт двухфотонной фотополимеризации, которая позволила создать образцы микроволноводов, имеющих форму параболоида Фламма. Кроме управления скоростью световых волн, полученная структура может использоваться для преобразования типа световых колебаний в волноводе и реализации других эффектов.

Предложенная авторами методика даёт возможность создавать разнообразные фотонные структуры с необычной геометрией, что позволяет не только моделировать различные эффекты, происходящие в искривлённом пространстве, но и изготавливать оптические системы нового типа.


Источники[править]

  • Rivka Bekenstein, Yossef Kabessa, Yonatan Sharabi, Or Tal, Nader Engheta, Gadi Eisenstein, Aharon J. Agranat & Mordechai Segev. Control of light by curved space in nanophotonic structures // Nature Photonics. — 2017. — Vol. 11. — P. 664–670. — DOI:10.1038/s41566-017-0008-0


Комментарии[править]


Викиновости, Викимедиа РУ и Wikimedia Foundation не несут ответственности за любые материалы и точки зрения, находящиеся на странице и в разделе комментариев.