Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Дмитрий Сафин, /

Физики из Корнеллского университета (США) создали временной аналог известных маскирующих устройств, которые скрывают объекты от наблюдения.
 
Чтобы обнаружить какой-либо предмет, экспериментаторам часто приходится оценивать изменения характеристик зондирующего пучка излучения, которое взаимодействует с объектом. Маскирующее устройство, обычно изготавливаемое с применением метаматериалов, должно изменять траекторию распространения света так, чтобы он не рассеивался предметом, и никакие изменения не регистрировались. Совсем недавно британские теоретики показали, что идея маскировки работает и во временной области: в зондирующем пучке можно создать "пробел", скрывающий от наблюдателя событие, которое попадает в этот промежуток. Для проверки вычислений ученые предлагали использовать нелинейное оптоволокно с интенсивным управляющим пучком, сильно увеличивающим показатель преломления. К сожалению, наблюдению маскирующего эффекта в этом варианте могут помешать сторонние оптические процессы вроде вынужденного комбинационного или бриллюэновского рассеяния.
 
Сверху показана общая схема маскирующего устройства с двумя временными линзами. Исходный зондирующий пучок обозначен горизонтальными линиями, а наклонные линии отвечают за разные длины волн. В нижней части рисунка дана опытная схема. (Иллюстрация авторов работы.)
 
Американцы реализовали идею своих коллег более простым способом, воспользовавшись тем, что уравнения, описывающие дифракцию пучка света и одномерное временнóе распространение импульса в среде с дисперсией, математически эквивалентны. Формальная аналогия позволяет создавать временные линзы, способные, к примеру, "сжимать" сигнал во времени. Принципы работы таких линз мы разбирать не будем; желающие могут найти их подробное описание в этой статье.
  
В экспериментальной схеме, разработанной авторами, зондирующий пучок непрерывного излучения от лазера, расположенного слева, падает на первую временную линзу, после чего зависимость длины волны излучения от времени меняется так, как показано на рисунке выше. Затем свет проходит через дисперсионный элемент, причем меньшие (бóльшие) длины волн распространяются быстрее (медленнее), чем излучение с исходной длиной волны, характерной для зондирующего пучка; это приводит к образованию упомянутого выше временнóго "пробела". Потом пучок направляется в одномодовое оптоволокно и подходит ко второй линзе, которая восстанавливает его исходное состояние, скрывая следы события, попавшего в "пробел", и присутствия самих линз.
 
Продемонстрировать возможности схемы физикам помог эффект четырехволнового смешения, который наблюдается как появление третьей частотной составляющей на 1 539 нм (1 539 = 1 554 + 1 554 – 1 569) при взаимодействии в нелинейном волокне зондирующего пучка с длиной волны в 1 569 нм и короткого (5 пс) импульса на 1 554 нм. Если маскирующее устройство не работало, экспериментаторы, как и было задумано, каждые 24 мкс регистрировали сигнал на 1 539 нм, а включение устройства уменьшало амплитуду этого сигнала до уровня шума.
 
Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Нужные услуги в нужный момент