Физики научились сворачивать свет в тороидальные вихревые кольца

Способ скрутить свет в вихревое кольцо с помощью зеркал, лазеров и линз сумела разработать группа исследователей из Шанхайского университета науки и технологий в Китае и Дейтонского университета в США. Основываясь на более ранних работах, в ходе которых иногда случайно удавалось получать вихревые кольца, ученые разработали специальный математический аппарат и систему, которая может генерировать подобные образования уже по запросу. Статья об этом опубликована в журнале Nature Photonics.

Изучая условия, которые привели к подобным образованиям, наблюдаемым другой группой исследователей в 2016 году, ученые нашли математическое решение, показавшее, как могут быть созданы такие кольца, — в частности, они обнаружили, что решения уравнений Максвелла можно использовать для создания требуемого конформного отображения. Затем была подобрана комбинация материалов, приводившая к реализации заданных математических решений. Для этого пришлось начать с модификации стандартного лазера для генерации импульсов определенного типа. Дальше были добавлены зеркала, линзы, решетки и специальные типы жидкокристаллических экранов для прохождения световых импульсов — каждая из этих частей по-своему воздействовала на свет.

Исследователи отмечают, что первоначально система научилась преобразовывать импульсы света в длинные узкие лучи, которые затем, после прохождения через систему, соединялись, закручивались как ветры в торнадо и образовывали кольца. В дальнейшем планируется выяснить, нельзя ли получать подобные вихри какой-либо иной формы.