Исследовательская группа, в которую вошли ученые из Университета Центральной Флориды, впервые детально исследовала поведение света в сложных оптических системах, известных как некогерентные (non-Hermitian) системы. Эти системы характеризуются уникальными топологическими свойствами энергетических поверхностей, которые пересекаются в особых точках, называемых исключительными точками. Эти точки создают важные условия для изучения света и манипуляции им в динамических оптических системах.
В результате экспериментов, проведенных с использованием нового фотонного эмулятора, исследователи смогли наблюдать эволюцию лазерного импульса при движении вдоль замкнутого пути вблизи исключительных точек. Это позволило ученым выяснить, что топология энергетической поверхности играет более значимую роль в поведении света, чем просто закручивание вокруг исключительных точек. Одним из таких явлений является хиральный перенос состояния, при котором выходное состояние света зависит от направления закручивания — по или против часовой стрелки.
Эти выводы имеют значительное значение для разработки новых методов управления светом и могут найти применение в таких областях, как создание миниатюрных и стабильных лазеров, а также высокоточных датчиков. Кроме того, данные результаты открывают новые перспективы для использования оптических систем в эмуляции сложных физических процессов.
Исследование было реализовано благодаря совместной работе команды, в которую вошли ведущие авторы работы Мерседех Хаджавихан, профессор физики и электротехники Университета Южной Калифорнии, и Деметриос Христодулидес, профессор оптики из Университета Центральной Флориды. Они также разработали теоретические модели, которые предсказали, что выходной сигнал некогерентной системы — независимо от её начального состояния — будет направлен в одно из двух предопределенных состояний в зависимости от направления движения вдоль траектории вблизи исключительной точки.
Примечательно, что исследования позволили подтвердить недавние теоретические предположения и оспорить более ранние эксперименты, которые ограничивались изучением только входных и выходных параметров систем. Работа также показала, что эмулятор способен не только фиксировать начальные и конечные состояния, но и отслеживать динамику света в процессе его распространения, что является новым этапом в изучении некогерентных систем.
Как отмечает Мерседех Хаджавихан, эксперимент был особенно сложным и требовал высокого уровня технического мастерства. Важный вклад в его реализацию внесли три молодые исследовательницы — Хадисех Насари, Гизела Лопес-Галмиче и Елена Лопес-Авилес, которые построили мощный оптический аналоговый компьютер для моделирования этих процессов.
Хадисех Насари, ведущий автор исследования и постдокторант в Университете Южной Калифорнии и Университете Центральной Флориды, отметила, что предыдущие исследования были сосредоточены только на анализе входных и выходных параметров, что не позволяло полноценно изучить весь процесс. Новый эмулятор открыл возможность более детально исследовать некогерентные системы, близкие к исключительным точкам, что может привести к значительному прогрессу в этой области.
Профессор Христодулидес подчеркивает, что лучшее понимание фундаментальной физики некогерентных систем позволит более эффективно разрабатывать технологии управления потерями и усилением энергии, что важно для создания мощных и эффективных оптических технологий.
Обеспечьте себе и своим близким комфорт и безопасность, посетите наш интернет-магазин измерительного оборудования pribor-x.ru! Наши специалисты всегда готовы помочь вам с выбором и ответить на все ваши вопросы.
Свяжитесь с нами по почте sales@pribor-x.ru или по телефону 8-800-777-24-67.