Предложен новый подход к созданию эффективных дифракционных решеток

Российские физики предложили новый подход к созданию динамически управляемой дифракционной решетки в атомных средах, в которой имеющиеся на данный момент ограничения снимаются. Дифракционные решетки способны отклонять падающие пучки света в различных направлениях, из-за чего их используют во многих устройствах. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A.

Дифракционные решетки – важный инструмент не только в научных исследованиях, но и в практических приложениях. Они важны для таких областей, как акусто- и интегральная оптика, голография, оптическая обработка данных и спектральный анализ. Как оптический компонент с периодической структурой решетка может отклонять от первоначального направления (дифрагировать) падающий световой пучок и расщеплять его на несколько пучков, распространяющихся в разных направлениях. Большой интерес представляют решетки, свойствами которых можно динамически управлять.

Современные подходы для создания таких решеток основаны на наведенном изменении свойств поглощения при помощи явления электромагнитно-индуцированной прозрачности. Его суть заключатся в том, что при определенных условиях непрозрачная среда пропускает свет лазера определенной длины волны в присутствии другого (управляющего) лазерного излучения. Если управляющее излучение является стоячей волной (амплитуда колебания имеет устойчивые максимумы и минимумы), то среда становится периодически пространственно-модулированной. Это означает, что ее оптические свойства изменяются по некоему периодическому закону. Такая среда может работать как дифракционная решетка, однако при этом возникают существенные ограничения.

«Периодическая атомная структура на основе электромагнитно-индуцированной прозрачности не эффективна при больших отклонениях прошедшего света, поскольку сигнал недостаточно интенсивный и им сложно управлять, — рассказывает один из авторов работы, сотрудник Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН и Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Василий Архипкин. — В своей работе мы представили совершенно иной подход, не имеющий этих проблем».

Схема сибирских ученых основана на эффекте рамановского взаимодействия сигнального излучения со стоячей волной накачки, имеющей большую амплитуду колебания, которое может приводить к усилению дифрагированной сигнальной волны. Если в случае решетки на основе электромагнитно-индуцированной прозрачности управление светом происходит за счет изменения абсорбции образца при варьировании внешних условий, то новый подход основан на использовании пространственной модуляции рамановского усиления. В результате при определенных условиях дифрагированные поля могут быть существенно усилены. Расчеты показывают, что в такой схеме можно управлять энергией сильно дифрагированных (отклонившихся) выходящих пучков и углами дифракции.

«Свою схему мы назвали Раман-индуцированной дифракционной решеткой. Особенности выходящего сигнала и возможность настройки позволяют считать ее оптическим многолучевым светоделителем с усилением», – заключает другой автор работы, сотрудник Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН и Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Сергей Мысливец.

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

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.