Открытие было сделано случайно, когда аспирант Као Хунхао из Массачусетского технологического института проверял на прочность многомодовое оптическое волокно. Вопреки ожиданиям, при повышении мощности почти до точки, где волокно может сгореть, свет не стал более рассеянным, а самопроизвольно сжался в единый игольчатый луч. Обычно чем выше мощность, тем более неупорядоченным становится луч из-за дефектов волокна, но здесь оказалось иначе.

Для воспроизведения эффекта потребовались два простых, но точных условия: лазер должен входить в волокно под точным углом, а мощность — увеличена до уровня, где свет начинает взаимодействовать со стеклом самого волокна. При этой критической мощности нелинейность компенсирует случайную неоднородность, создавая баланс и формируя самоорганизованный луч без сложной инженерии, пишет MIT News.

Полученный луч оказался более стабильным и чистым, чем многие аналогичные лучи. В применении к модели гематоэнцефалического барьера организма технология позволила динамически отслеживать поглощение белков клетками в реальном времени.

«Обычно приходится выбирать между разрешением изображения и глубиной резкости — за один раз можно исследовать лишь определенное расстояние. Но с помощью нашего метода мы можем преодолеть этот компромисс, создав узкий луч, обладающий одновременно высоким разрешением и большой глубиной резкости», — сказал Ю Лию, один из исследователей.

Хотя технология уже продемонстрировала свои преимущества, полностью механизм создания новых лучей еще предстоит понять. Команда планирует тщательнее разобраться в физике самоорганизации луча, чтобы впоследствии применять этот метод в визуализации нейронов мозга. Также ученые работают над его применением для тестирования препаратов от рака и инфекционных заболеваний.

Группа ученых из США сгенерировала весьма необычный тип светового луча — пучок Пуанкаре, причем впервые добилась этого с помощью лазера на свободных электронах. Эта технология позволяет изучать материалы с помощью одной быстрой вспышки.