皮皮虾科普网

皮皮虾科普网
分享国内外科学知识
皮皮虾科普网-国内外科学-科技-科普

受自然启发而定制的光线

更新时间:2020-08-28 10:50点击:

现代应用如高分辨率的微尺度或微尺度或纳米尺度的材料加工需要定制的激光束在传播过程中不会改变。这是一个巨大的挑战,因为光在传播过程中通常会变宽,这种现象被称为衍射。因此,所谓的传播不变量或非衍射光场乍一看似乎不可能。如果有可能生产它们,它们将使新的应用如光盘显微镜或激光切割,铣削或钻高纵横比。

来自英国伯明翰大学、法国马赛大学和德国明斯特大学的一个国际研究小组现在第一次成功地制造出了任意的非衍射光束。该研究的作者之一、明斯特大学应用物理研究所的Cornelia Denz教授解释说:“我们采用了一种受自然启发的方法,在这种方法中,任何想要的强度结构都可以通过其边界来确定。”作者巧妙地利用了可以在彩虹中看到的光结构或当光通过饮料杯透射时看到的光结构:被称为焦散的壮观的射线结构。它们是重叠的明亮焦点线,因此可以建立用于非衍射传播的网络。该团队开发了一种方法,使用这些焦散作为生成任意结构的基础,从而创造了一种智能操作射线传播。通过这种方式,可以在微米尺度上形成无数种新型激光束,为光学材料处理、多维信号传输、高级高分辨率成像等领域开辟了全新的前景。

就在几年前,已经有可能实现一些光场表现出这些非绕射性质,尽管理论上的想法比较陈旧:像贝塞尔光束这样的同心圆环结构可以以传播不变的方式产生。该理论预测了在椭圆或抛物线轨道上产生横向形状的整类光束,并表示波动方程的自然解。虽然对这种具有这些特性的定制光束的需求已经很久了,但由于在传播过程中必须保持横向强度结构的不变性,因此在实验中几乎没有制造出来。