Schema dell'apparato sperimentale. Un impulso cinguettato dalla sorgente laser si divide in un impulso di segnale e un impulso di riferimento. L'impulso del segnale si trasforma in un impulso di vortice spazio-temporale (STOV) dopo un modellatore di impulsi 2D. Il vortice spaziotemporale viene allungato lungo la linea del vortice e viene quindi convertito in un vortice toroidale attraverso un sistema di mappatura conforme afocale. Il vortice toroidale è caratterizzato dall'interferenza con l'impulso di riferimento dechirpato. Credito:Fotonica della natura (2022). DOI:10.1038/s41566-022-01013-y
Un team di ricercatori dell'Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia e l'Università di Dayton ha sviluppato un modo per piegare la luce in un anello a vortice utilizzando specchi, laser e lenti. Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Nature Photonics, il gruppo si è basato sul lavoro svolto da altri team in cui gli anelli di vortice sono stati osservati casualmente e quindi ha progettato matematicamente un sistema in grado di generarli su richiesta.
Nel 2016, un altro team di ricercatori ha scoperto che, nelle giuste circostanze, forti impulsi di luce che vorticano attorno a un impulso centrale a forma di tubo, a volte potrebbero formare un vortice a forma di ciambella. Incuriositi dalla scoperta, i ricercatori con questo nuovo sforzo hanno iniziato a chiedersi se fosse possibile creare tali anelli di vortice su richiesta.
Hanno iniziato studiando le proprietà e le condizioni che avevano portato alle formazioni osservate dal team nel 2016 e hanno applicato la matematica al problema. Hanno trovato soluzioni che sembravano mostrare come si potevano realizzare tali anelli:soluzioni alle equazioni di Maxwell, in particolare, hanno scoperto, potrebbero essere utilizzate per generare il tipo di mappatura conforme richiesta.
I ricercatori hanno messo insieme una combinazione di materiali che porterebbe a un'implementazione nel mondo reale delle loro soluzioni matematiche. Hanno iniziato modificando un laser standard per generare un tipo specifico di impulso. Hanno aggiunto specchi, lenti, reticoli e tipi speciali di schermi a cristalli liquidi per il passaggio degli impulsi. Ciascuna delle parti ha avuto un impatto sulla luce in un modo specifico.
I ricercatori notano che il sistema ha prima cambiato gli impulsi di luce in una forma lunga e stretta, che ha dato ad altre parti della luce qualcosa su cui ruotare. Dopo che l'altra luce ha viaggiato attraverso il sistema, la luce vorticosa si è unita, come i venti in un tornado, formando un anello.
I ricercatori hanno in programma di continuare il loro lavoro, sperando di sapere se è possibile creare altre forme di vortice. Notano che il loro lavoro potrebbe fornire progetti per altri che cercano di comprendere meglio la formazione di vortici toroidali che si formano naturalmente. + Esplora ulteriormente
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