BRISTOL, GLASGOW
Удивительное – завязать свет в узел – стало реальностью благодаря группе ученых из университетов Бристоля, Глазго и Саусэмптона (Bristol, Glasgow и Southampton). Контролируемый таким образом свет, может найти свое применение в лазерной технологии в различных областях техники. «В лазерном луче поток света подобен потоку воды в реке. И хотя обычно луч распространяется по прямой линии – например из лазерной указки в воздухе – иногда можно добиться искривления траектории в пространстве, называемого оптическими вихрями, - говорит д-р Марк Денис (Dr. Mark Dennis) из Университета Бристоля (the University of Bristol), - вдоль этих линий, или оптических вихрей, интенсивность света равна нулю». {Примечание переводчика – фактически – это фазовая дислокация или сингулярность, с неопределенным значением фазы и бегущая вдоль оси светового пучка; оптические вихри имеют сходство с известными в физике твердого тела двумерными дефектами кристаллической решетки - винтовыми дислокациями. Наиболее часто волновые дислокации волнового фронта лазерных пучков, обусловливающие вихревую структуру светового поля, наблюдаются при распространении излучения через оптические элементы и передающие среды со случайными неоднородностями показателя преломления. Так, волновые дислокации могут быть зарегистрированы на волновом фронте в результате прохождения достаточно больших расстояний в атмосфере. В последнем случае возникновение оптических неоднородностей связано с развитием турбулентных образований в приземном слое атмосферы, происходящим из-за наличия температурных градиентов и конвективных потоков. Под влиянием флуктуаций показателя преломления вдоль трассы в световой волне возникают изменения фазы, связанные с ускорением или замедлением скорости распространения различных участков волнового фронта. Возмущения эквифазной поверхности вызывают отклонение локальных нормалей к волновому фронту от первоначального направления распространения волны. Если изгибы эквифазной поверхности значительны, то нормали пересекаются, вызывая интерференцию различных участков волнового фронта в плоскости наблюдения. Интерференция, в свою очередь, приводит к глубокой хаотической модуляции распределения амплитуды и фазы, в результате которой распределение интенсивности приобретает вид многочисленных, хаотически расположенных и имеющих неправильную форму световых пятен - спеклов. При этом будут возникать предпосылки для возникновения на границах между спеклами точек с нулевым значением амплитуды, вокруг которых будет происходить завихрение светового поля [1]}.
Оптические вихри можно смоделировать с помощью компьютерной голограммы. Команда ученых создала голограммы используя теорию узлов – раздел абстрактной математики, изучающий явления заузливания и зацепливания. Используя эти голограммы удалось создать узлы в оптических вихрях. Профессор Майлз Раджет (Miles Padgett) из Университета Глазго (Glasgow University), который руководил проектом, заявил, что сложная голограмма, созданная специально для демонстрации завязанного в узел света, говорит об упреждающей регулировке света, что несомненно будет использовано в дальнейших разработках лазерных устройств.
«Изучение завязанных в узел вихрей началось благодаря работам лорда Кельвина (Lord Kelvin), изучавшего в 1867 году атом, - добавляет Денис, который начал заниматься оптическими вихрями под руководством профессора Сэра Майкла Бери (Sir Michael Berry) в Университете Бристоля (Bristol University) в 2000 году, - эта работа открывает новую страницу в той истории».
Работа "Isolated optical vortex knots," авторов Mark R. Dennis (a Royal Society research fellow), Robert P. King, Barry Jack, Kevin O'Holleran and Miles J. Padgett была опубликована онлайн 17 января в журнале Nature Physics.
Ссылки на используемые источники:
[1]-Оптические вихри, П.В.Короленко, МГУ им.М.В.Ломоносова, 1998, www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/575.html
