Это первый случай, когда угловое ускорение наблюдалось со светом, и, следовательно, вероятно, приведет к новым приложениям, использующим эти структурированные световые поля.Результаты содержатся в исследовательской статье профессора Эндрю Форбса из Физической школы Витса и его сотрудников¹, опубликованной на этой неделе онлайн в журнале Physical Review A.
Форбс, который присоединился к Физической школе Витса в марте этого года, возглавляет новую лабораторию структурированного света, которая занимается созданием настраиваемых световых полей с использованием цифровых голограмм. Исследовательская группа создает сложный свет с интересными физическими свойствами, который они используют для различных целей.Ранее Форбс и его сотрудники показали, что свет можно заставить вращаться. В этой недавней работе они продемонстрировали первую реализацию углового ускоряющего света и показали, что свет также можно заставить ускоряться и замедляться.
Этим ускорением можно управлять с помощью одного параметра, который легко настраивается с помощью цифровой голограммы, записанной на стандартный ЖК-экран, так же, как ваш домашний ЖК-телевизор, но только в гораздо меньшей версии.«Наши угловые ускоряющие поля зависят от комбинации орбитального углового момента — так называемого искривленного света», — говорит Форбс.
Светоносный орбитальный угловой момент создается путем скручивания волнового фронта света в спиральную форму, образующую спираль. Обычно этот поворот волнового фронта света плавный, как винтовая лестница с регулярными ступенями. «Наша новинка заключалась в том, чтобы понять, что, искажая спиральность этих лучей нелинейным образом, результатом будет угловая скорость, зависящая от распространения», — объясняет он. Другими словами, свет вращается с непостоянной скоростью, что приводит к угловому ускорению.Фактически, свет ускоряется и замедляется при движении, периодически переключаясь с одного режима на другой.
Следуя своей спиральной траектории в пространстве, спираль, кажется, очень плотно закручивается при ускорении и очень слабо изгибается при замедлении. Интересно, что, «скручивая поворот», природа придает дополнительный импульс полю, заставляя его ускоряться при вращении.
Команда ожидает, что это новое оптическое поле будет представлять интерес как инструмент для изучения некоторых фундаментальных физических процессов со светом, а также как инструмент для оптического управления микрожидкостным потоком.