Петербургские ученые обнаружили новые эффекты преломления света
Ученые Научно-образовательного центра «Физика и технология гетерогенных материалов и наногетероструктур» СПбПУ провели исследование преломления света излучения лазеров и светодиодов. Результаты исследования имеют большой потенциал применения в оптической связи на больших расстояниях, оптическом шифровании и визуализации объектов «за углом».
Статья опубликована в журнале Scientific Reports, входящем в семейство журналов Nature. Проект «Развитие и реализация прорывных исследований и разработок в области полупроводниковой фотоники» ведется в рамках реализации стратегического проекта «Технополис «Политех» программы «Приоритет-2030».
Применение оптических систем для решения задач квантовой информатики является одной из наиболее быстро развивающихся областей квантовой оптики. В частности, для передачи квантовой информации сейчас активно используются вихревые состояния света с ненулевым угловым орбитальным моментом (аналогом механического вращения).
Однако, для дальнейшего уплотнения каналов квантовой связи необходимо развивать направления, связанные с созданием состояний света с запутанными поляризационными и орбитальными степенями свободы. Такие состояния можно получить при пропускании света вдоль одной из осей двуосного кристалла, а возникающее явление называется коническая рефракция (преломление света).
Можно выделить три свойства конической рефракции, которые делают исследования этого явления особенно актуальными. Прежде всего, коническая рефракция обладает нетривиальной пространственной эволюцией, которая используется для оптической обработки изображений и микроскопии высокого разрешения. Во-вторых, коническая рефракция обладает пространственно-неоднородной поляризационной структурой, которая может быть полезна для мультиплексирования и демультиплексирования, формирования моно- или полихроматического структурированного света, поляриметрических измерений и оптических датчиков.
И, в-третьих, волновой фронт конической рефракции обладает нетривиальными вихревыми свойствами, связанными с дробным орбитальным угловым моментом. Эта особенность конической рефракции обеспечивает важные практические приложения, такие как генерация и аннигиляция оптических вихрей для манипулирования микрообъектами в биологии и медицине.
В своей работе ученые СПбПУ исследовали коническую рефракцию от частично когерентных источников света, таких как лазерные диоды и светодиоды, так как такие излучатели крайне просты, компактны и экономичны в использовании.
«Мы переформулировали и значительно упростили математический формализм теории, что позволило объяснить и строго обосновать ранее полученные экспериментальные результаты и предсказать новые явления. К последним относятся уменьшение фокального пятна, длины распространения и бездифракционное распространение при уменьшении когерентности излучения.
Новые эффекты могут позволить генерировать хорошо контролируемые и динамически настраиваемые бутылочные пучки для применений в микроскопии высокого разрешения, а также для оптического манипулирования и захвата микрообъектов», – прокомментировал результат исследования доктор физико-математических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник Научно-образовательного центра СПбПУ «Физика и технология гетерогенных материалов и наногетероструктур» Григорий Соколовский. В дальнейшем исследователи планируют провести эксперимент для подтверждения предсказаний, полученных в рамках теоретического исследования.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно