Синтетическая голограмма создает необычное состояние света

Физики-прикладники из Гарвардской школы SEAS (Harvard School of Engineering and Applied Sciences) продемонстрировали возможность изменять интенсивность, фазу и поляризацию световых лучей используя напоминающее голограмму приспособление — тонкую пленку с наноструктурой. Впервые все три основные характеристики света оказалось способно одновременно контролировать единственное простое устройство.

Как доказательство принципа, исследователи применили его для создания необычного состояния света, называемого радиально поляризованный луч. Из-за достигаемой в нем очень плотной фокусировки данное состояние имеет большое значение для приложений, например, для литографии с высоким разрешением, микроскопии или для манипулирования мельчайшими частицами, такими как вирусы.

Базируясь на последних успехах в нанотехнологиях, это достижение открывает новое направление использования голографических технологий — тонкое управление свойствами света — что имеет критичное значение для их дальнейшего совершенствования.

Используемая в эксперименте голографическая компонента изготавливалась путем травления фокусированным пучком ионов золотой пленки толщиной 150 нм, нанесенной на стеклянную основу. Проходя через это устройство обычный, циркулярно поляризованный лазерный луч частично трансформировался в радиально поляризованный, приобретая в поперечном сечении вид кольца высокой интенсивности с темным пятном в центре. Такой профиль, известный как вихрь, формировали широкие, микрометровые канавки голограммы, а нанометровые, суб-волновые канавки локально определяли радиальную поляризацию, перпендикулярную им.

Прежде такой поляризационный эффект достигался лишь с применением громоздкого каскада из нескольких различных оптических элементов. Авторы статьи, появившейся недавно в Nano Letters, особенно подчеркивают, что та же самая голографическая пластинка может применяться для получения радиально поляризованного света в широком диапазоне длин волн технологически важного видимого и близкого инфракрасного спектра.

Фаза и поляризация света тесно взаимосвязаны, поэтому проектирование наноструктуры голографической пластины потребовало применения новейших вычислительных методов. Дальнейшие исследования будут нацелены на получение более сложной поляризации и оптимизирование выходной эффективности устройства.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365