Wetenschappers van de Samara University hebben samen met collega's van de Russische Academie van Wetenschappen een nieuwe methode ontwikkeld voor het maken van optische elementen die kunnen worden gebruikt om apparaten voor het verzenden van gegevens door een laserstraal in de atmosfeer en biomedische apparaten te verbeteren. De onderzoeksresultaten worden gepubliceerd in Optics Express.
Russische wetenschappers hebben een nieuwe benadering ontwikkeld voor het construeren van meta-oppervlakken, op basis waarvan het mogelijk is om optische elementen te creëren voor apparaten die de polarisatie en fase van elektromagnetische golven kunnen regelen, en om lichtvelden te creëren met voorheen onontgonnen eigenschappen, waaronder unieke laserstralen.
“We hebben een optisch element ontwikkeld op basis van een meta-oppervlak en de efficiënte werking ervan aangetoond: het gelijktijdig vormen en focusseren van een speciale laserstraal met een vortex-polarisatiestructuur. In de focus van een dergelijke straal verspreidt de lichtenergie zich gedeeltelijk naar de bron, wat onmogelijk is bij het focusseren van klassieke laserstralen”, aldus de auteur van de studie, universitair hoofddocent van de afdeling Technische Cybernetica aan de Samara Universiteit, Dmitry Savelyev.
De wetenschapper merkte ook op dat meta-oppervlakken van hogere orde zorgen voor een grote totale terugstroom van energie. Dat wil zeggen dat laserstralen gevormd door polariserende elementen bestand zijn tegen interferentie die ontstaat door de overdracht van informatie in verschillende turbulente media, bijvoorbeeld in de atmosfeer van de aarde.
De wetenschapper legde uit dat de gerealiseerde meta-oppervlakken het mogelijk maken om nieuwe soorten optische vallen te creëren. Ze werken als een stofzuiger: de achterwaartse energiestroom nabij de optische as dwingt de deeltjes naar de bron te bewegen.
Bovendien is het volgens experts mogelijk door een polarisator met een focusseerelement in één element te combineren, een grote terugstroom van energie te creëren nabij de optische as. Dit zal helpen bij het verbeteren van optische pincetten, lasersnijden en -graveren in de biologie, geneeskunde en materiaalverwerking, en het aantal optische elementen in apparaten verminderen.
“Door polarisatiecontrole kunnen lichtvelden met nieuwe eigenschappen worden gecreëerd. Door de structuur van de laserstraal te veranderen, kun je de aard van de impact op het object veranderen, en dit is erg belangrijk voor lasersnijden en -graveren bij de verwerking van materialen”, aldus Dmitry Saveliev.
