Skræddersyet lys inspireret af naturen

Moderne applikationer som f.eks. Højopløselig mikroskopi eller mikro- eller nanoskala-materialebehandling kræver tilpassede laserstråler, der ikke ændres under udbredelse. Dette repræsenterer en enorm udfordring, da lyset typisk udvider sig under udbredelse, et fænomen kendt som diffraktion. Såkaldte formerings-invariante eller ikke-diffrakterende lysfelter synes derfor ikke umiddelbart mulige. Hvis det var muligt at producere dem, de ville muliggøre nye applikationer såsom lysdiskmikroskopi eller laserbaseret skæring, fræsning eller boring med høje aspektforhold.

Et internationalt forskerhold fra University of Birmingham (UK), Marseille (Frankrig) og Münster (Tyskland) er nu lykkedes for første gang at oprette vilkårlige ikke -brudte bjælker. "Vi implementerer en tilgang inspireret af naturen, hvor enhver ønsket intensitetsstruktur kan specificeres ved dens grænser, "forklarer en af ​​forfatterne til undersøgelsen, Prof. Cornelia Denz fra Institute of Applied Physics ved universitetet i Münster. Forfatterne udnytter klogt lysstrukturer, der kan ses i regnbuer, eller når lys overføres gennem drikkeglas:spektakulære strålestrukturer ved navn kaustik. De er lyse fokuslinjer, der overlapper hinanden, og derved opbygge netværk, der kan udnyttes til ikke -fraktion af formering. Teamet udviklede en metode til at bruge disse ætsende midler som grundlag for generering af vilkårlige strukturer, og har således skabt en intelligent manipulation af stråleformering. På denne måde, utallige nye typer laserstråler kan dannes på mikrometerskalaen, åbner op for helt nye perspektiver inden for behandling af optiske materialer, multidimensionel signaloverførsel eller avanceret billedbehandling i høj opløsning.

For bare et par år siden var det muligt at realisere et par lysfelter, der udviser disse ikke-diffrakterende egenskaber, selvom den teoretiske idé er ældre:Koncentriske ringstrukturer som Bessel-strålen kunne produceres på en formerings-invariant måde. Teorien forudsiger en hel klasse af bjælker, hvis tværgående form genereres på elliptiske eller parabolske baner og repræsenterer naturlige løsninger af bølgelegningen. Selvom der længe har været et behov for sådanne tilpassede lysstråler med disse egenskaber, de er næppe blevet produceret eksperimentelt, fordi invariansen af ​​den tværgående intensitetsstruktur skal opretholdes under formeringen.