Новосибирский лазер на свободных электронах позволяет исследовать терагерцевый диапазон

Опубликовано 2015-10-17

Специалисты из Института ядерной физики СО РАН совместно с коллегами из НГУ, НГТУ, СГАУ и Института проблем обработки изображений РАН впервые экспериментально получили т.н. бездифракционные закрученные береселевы пучки в терагерцевом диапазоне и использовали их для создания поверхностных электромагнитных волн. Это открытие может найти практическое применение в области оптики и новейших информационных технологий. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Говоря проще, терагерцевое излучение — это волны, находящиеся в промежутке между видимым светом и радиоволнами (частотой от 1012 до 1013 Гц). До недавнего времени в мире практически не было источников этого излучения, по этой причине оно малоисследованно.

Для своего проекта ученые использовали возможности самого мощного в мире излучателя в тетрагерцевом диапазоне — Новосибирского лазера на свободных электронах (НЛСЭ). По словам ведущего автора исследования, физика Бориса Князева, его появление имеет большое научное значение, ведь эта установка обладает уникальной технической возможностью калибровать испускаемые волны в широком диапазоне.

В ходе масштабного эксперимента исследовательской группе удалось решить сразу несколько научных задач. На начальном этапе ученые получили бездифракционные закрученные фотонные лучи в указанном диапазоне. Дело в том, что, кроме своей направленности, частицы света еще и вращаются. Этот параметр определяется как закрученность волн. Полученный поток фотонов имел очень высокие характеристики по этому показателю. Это делает возможным его применение, в частности, для закручивания определенных частиц в нанотехнологиях. Кроме того, полученные пучки света с разным топологическим зарядом могут использоваться для создания многоканальной линии связи.

На следующем шаге эксперимента исследователи получили поверхностные электромагнитные колебания (плазмон-поляритоны) — направленное излучение, появляющееся на границе двух сред и распределяющееся вдоль этой границы. Их получают при помощи комбинации колебаний электронов внутри металлов и возникающей при этом электромагнитной волны. Такие волны могут быть использованы в перспективе для создания биочипов, а также изучения поведения молекул в других приложениях.

Ученые установили, что при облучении такими волнами куска металла плазмоны появляются только на одной стороне образца. При переключении вращения света, стороны менялись местами. В настоящее время ученые разбираются в детальных причинах такого эффекта.

Ранее портал Научная Россия писал о том, как свет сам себя закручивает в вихрь и останавливает.

Источник https://sdelanounas.ru/blogs/69286/