Из 200 атомов создали оптическое зеркало

Физики из Института квантовой оптики Общества Макса Планка и Калифорнийского университета в Беркли разработали самое легкое оптическое зеркало. Оно состоит из 200 атомов, которые расположены в двумерном массиве оптической решетки, образованной интерферирующими лазерными лучами. Статья о разработке опубликована в журнале Nature.

Обычно в качестве зеркал используют полированные металлические поверхности или оптические стекла со специальным покрытием, позволяющим увеличить эффективность и уменьшить вес. Теперь физики впервые продемонстрировали, что оптическое зеркало можно создать даже из одного структурированного слоя из нескольких сотен атомов. На сегодня это самое легкое зеркало, что удалось получить.

Новое зеркало имеет толщину всего в несколько десятков нанометров — в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Его коэффициент отражения, однако, настолько высок, что отраженный им свет можно увидеть невооруженным глазом.

В основе конструкции зеркала лежит двумерный массив из атомов рубидия-87. Чтобы его получить, исследователи сначала создали конденсат Бозе — Эйнштейна, в затем перевели его в состояние моттовского диэлектрика. После этого исследователи сформировали атомы в этом состоянии в двумерный массив. Составляющие его элементы расположены друг от друга на одинаковом расстоянии, которое меньше длины волны перехода между энергетическими состояниями атома.

Затем исследователи измерили основные характеристики нового зеркала — регулярность структуры и субволновые расстояния. Ученые показали, что двумерное зеркало имеет такие значениях этих характеристик, что способно подавлять диффузное рассеяние света, а значит, и получать однонаправленный пучок отраженного излучения. Также из-за сравнительно небольшого расстояния между атомами в новой оптической решетке входящий в нее фотон может отскакивать от разных атомов, перед тем как вылетит из зеркала. Оба эффекта — подавление рассеяния света и отскакивание фотонов — приводят к увеличению коэффициента отражения.

При диаметре около семи микрон само зеркало настолько мало, что его невозможно увидеть невооруженным глазом. Однако аппарат, в котором авторы смогли создать этот двумерный массив, огромен. В нем располагаются более тысячи отдельных оптических компонентов, а вес установки составляет около двух тонн. Вне этой установки зеркало нестабильно, поэтому ожидать его скорого появления на рынке не приходится.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.