«Такие оптические элементы, как волоконные брэгговские решетки, линзы или модуляторы всегда составляли основу оптических устройств, в том числе, лазеров, микроскопов и атомных часов, которые обеспечили множество прорывов в различных научных сферах», — пояснил Кристоф Хейл из исследовательского центра DESY.

Однако спрос на большую мощность, более короткие импульсы и более жесткий контроль над свойствами лазерного света приближает даже самые передовые оптические элементы к пределу возможностей. Исследователи вынуждены адаптировать свои методы, чтобы не допустить повреждения оптических компонентов, и не допустить нежелательных эффектов, снижающих качество лазерного света, пишет Physics World.

Хейл и его коллеги выбрали новый путь управления светом, лишенный ряда трудностей, которые возникают при использовании традиционных оптических компонентов. Их метод основан на управлении плотностью воздуха в масштабе уровня длин волн света. Ученые использовали высокоинтенсивные ультразвуковые поля для управления и перенаправления лазерных лучей под небольшим углом прямо в воздухе,

В ходе эксперимента исследователи установили ультразвуковой преобразователь напротив звукоотражателя. В воздушном зазоре возникла стоячая ультразвуковая волна с высоким давлением, которой свойственны резкие, периодические колебания в плотности воздуха. Поскольку коэффициент преломления воздуха возрастает с плотностью, стоячая волна становится брэгговской решеткой, способной отражать свет при помощи оптической дифракции. Хотя этот метод используется для создания решеток в твердой среде, например, стекле, в первый раз ученым удалось применить его в воздухе.

Для того чтобы проверить решетку, ученые поместили два противоположно направленных зеркала перпендикулярно к стоячей волне. Луч света вошел в устройство и отражался вперед и назад множество раз, прежде чем выйти. Таким образом, расстояние, пройденное лучом света в брэгговской решетке, увеличилось, а вместе с ним и эффект преломления.

Испытания показали, что около 50% входящего света преломляется, а остальной передается, причем качество входящего света сохраняется. Числовое моделирование утверждает, что этот показатель можно в будущем существенно повысить. Метод позволит создавать новые оптические устройства — модуляторы, переключатели, светоделители и многое другое.

Китайские ученые разработали простой в использовании оптический чип, который сам приспосабливается к среде, меняя свои функции. Устройство можно использовать в оптических нейронных сетях, для классификации данных, распознавания жестов и речи.