Ученые из США выяснили, как можно заставить луч обычного лазера пройти через плотный туман или белые стены, особым образом поменяв пространственную структуру его импульсов. "Рецепт" по созданию подобных лазерных установок был представлен в журнале Nature Photonics.
"Как правило, любой оптический луч, попадающий в рассеивающую среду, такую как туман, начинает распространяться в боковых направлениях. Мы выяснили, что лазерный луч можно подготовить таким образом, что он начнет двигаться через нее только вперед", — рассказывает Хуэй Цао (Hui Cao) из Йельского университета (США).
В последние годы ученые активно работают над созданием гаджетов, позволяющих видеть через стены и заглядывать в недоступные уголки пространства. К примеру, в октябре 2015 года физики из МИТ научились смотреть через стены и видеть силуэты людей, используя обычные WiFi-передатчики и приемники, а их коллеги из Шотландии создали камеру, способную "заглядывать за угол".
Цао и ее коллеги сделали еще один прибор подобного рода, "научив" лазерный луч проходить через туман и любые другие непрозрачные предметы, не поглощающие, а отражающие свет, наблюдая за тем, как пучок частиц света взаимодействовал с тонкой стенкой из белого материала.
Ученых интересовало то, какая часть фотонов все же просачивается через подобные препятствия, избегая столкновений с электронами во время движения через непрозрачную и рассеивающую среду, и какие свойства луча влияют на их число.
Для этого йельские физики расположили две сверхчувствительных матрицы сзади листа из спрессованных наночастиц из оксида цинка, игравших роль этой стенки, и начали следить за тем, как много света проходило через разные ее участки.
Эти опыты Цао и ее команда проводили, используя так называемый пространственный модулятор света – особый оптический прибор, позволяющий гибко управлять пространственной структурой пучков электромагнитных волн. Его аналоги можно встретить в любом проекторе и во многих научных приборах.
Оказалось, что пространственные модуляторы могут задать такую форму луча света, что он начнет проходить через непрозрачные объекты. Это будет происходить в том случае, если его структура будет определенным образом соответствовать ширине своеобразных "каналов" между атомами и электронами, через которые свет может беспрепятственно двигаться.
При подобном подборе параметров, как отмечают исследователи, лазерный луч переставал рассеиваться, а его мощность вырастала в 4,5 раза. Подобным образом, по их словам, он будет вести себя не только при столкновении со стенкой, но и с туманом или прочими рассеивающими средами.
Как надеются Цао и ее коллеги, их открытие позволит создать автомобильные лампы, способные работать в любых погодных условиях, лазеры, способные проникать внутрь тканей тела животных и людей для проведения медицинских операций и научных экспериментов, а также многие другие полезные оптические приборы.
По информации https://ria.ru/20190304/1551542386.html
Обозрение "Terra & Comp".
