Физикам удалось отправить световые волны назад во времени
Подобно просмотру фильма в обратной перемотке, физики продемонстрировали новую технику обращения во времени волны оптического света.
Это не означает, что они фактически повернули вспять течение времени; скорее, они нашли способ побудить оптическую волну проделать путь в обратном направлении, возвращаясь к своей исходной точке.
Впервые обращение оптических волн было достигнуто с полным контролем над всеми степенями свободы света одновременно.
Это было бы грандиозным достижением само по себе, но необходимая высокая степень пространственно-временного контроля имеет значение для таких приложений, как визуализация, нелинейная оптика и микроманипуляции.
Инверсия времени волн происходит, когда волна, распространившись через среду, повторно излучается с другой стороны таким образом, что она точно повторяет свой путь обратно к источнику. Эти два пути математически абсолютно одинаковы, за исключением направления времени.
Физики ранее достигли частичного пространственно-временного контроля оптических волн; но на более высоких частотах оптических волн их труднее измерить и, следовательно, контролировать.
Это то, что делает работу физиков из Университета Квинсленда (UQ) в Австралии и Nokia Bell Labs такой замечательной.
«Представьте, что из крошечной точки пропускается короткий световой импульс через какой-то рассеивающий материал, например туман, — объясняет физик UQ Микаэль Мунаикс.
«Свет возникает в одном месте в пространстве и в один момент времени, но рассеивается, когда проходит сквозь туман достигая другой стороны в разных местах в разное время. Мы нашли способ точно измерить, куда приходит весь рассеянный свет и в какое время, затем создать «обратную» версию света и отправить ее обратно через туман».
Переизлучаемый свет повторяет исходный процесс рассеяния, чтобы вернуться в единственную точку, из которой был испущен первый луч, в начальный момент времени.
Устройство команды состоит из формирователя импульсов для управления формой лазерных импульсов и многоплоскостного преобразования света, которое позволяет команде преобразовывать свет в пространстве.
Таким образом, исследователи могли управлять светом в двух пространственных степенях — амплитуде и фазе, а также в одном временном градусе, когда он проходил через оптическое волокно.
Исключительный контроль, достигнутый командой, можно увидеть в серии снимков. Они настроили устройство так, чтобы свет формировал формы, такие как буквы алфавита или смайлик.
Хотя изображения милые, они также вызывают большой интерес: такой уровень контроля может позволить волне сфокусироваться на области, недоступной традиционными средствами. Сама среда может использоваться для фокусировки повторно рассеянного света.
«Это новый тип управления в оптике, — пишут исследователи в своей статье, — может открыть много возможностей, которые не являются просто обобщениями предыдущих демонстраций для низкочастотных явлений с такими приложениями, как нелинейная микроскопия, микрообработка, квантовая оптика, оптический захват, нанофотоника и плазмоника, оптическое усиление и другие новые нелинейные пространственно-временные явления, взаимодействия и источники».
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Источники: Фото: (The University of Queensland)
