ध्वनि तरंगें प्रकाश संचरण पारस्परिकता को तोड़ती हैं

सामान्यत: प्रकाश दोनों दिशाओं में समान रूप से प्रसारित करता है: यदि मैं तुम्हें देख सकता हूं, तो तुम मुझे देख सकते हो। अब, हालांकि, शोधकर्ताओं ने एक उपकरण बनाया है जो इस समरूपता को तोड़ने के लिए ध्वनि तरंगों का उपयोग करता है, जिससे बैकस्कैटरिंग जैसी अवांछित ऑप्टिकल घटनाओं को कम किया जा सकता है। नया उपकरण चयनात्मक ऑप्टिकल भंवरों के लिए इस लाभकारी प्रभाव का उत्पादन करने वाला पहला है, जो ऑप्टिकल संचार में उपयोग किया जाता है, और इसमें ऑप्टिकल चिमटी और भंवर-आधारित लेज़रों के लिए भी अनुप्रयोग हो सकते हैं।

भंवर प्रकृति में सर्वव्यापी हैं - गैसों, तरल पदार्थ, प्लाज्मा और डीएनए में, उदाहरण के लिए। ऑप्टिकल भंवरों में, बीम के केंद्रीय प्रसार अक्ष के चारों ओर प्रकाश सर्पिल के बीम का वेवफ्रंट, कोर पर शून्य तीव्रता के साथ एक पेचदार आकार लेता है। यह सर्पिलिंग प्रभाव इसलिए आता है क्योंकि प्रकाश कक्षीय कोणीय गति (OAM) वहन करता है। कोणीय गति का यह रूप अधिक परिचित स्पिन कोणीय गति से अलग है, जो खुद को ध्रुवीकरण में प्रकट करता है, और केवल 1992 में खोजा गया था।

क्योंकि सूचना को ओएएम में एन्कोड किया जा सकता है, ऑप्टिकल भंवर बहुसंकेतन के लिए बहुत अधिक वादा दिखाते हैं, जो न्यूनतम हस्तक्षेप या अन्य हानिकारक प्रभावों के साथ एकल फाइबर के नीचे कई ऑप्टिकल सिग्नल भेजने की प्रक्रिया है। हालाँकि, अभी तक, ऐसे उपकरण बनाना चुनौतीपूर्ण रहा है जिनमें कुछ भंवर मॉडल केवल एक दिशा में फैलते हैं। यह प्रकाशिकी के एक मूलभूत सिद्धांत के कारण है जिसे पारस्परिकता के रूप में जाना जाता है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश संकेत एक ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से दोनों दिशाओं में स्वतंत्र रूप से प्रसारित होंगे। इस तरह के दो-तरफ़ा ट्रैफ़िक बैकस्कैटरिंग जैसी समस्याएं पैदा कर सकते हैं जो प्रेषित सिग्नल की शक्ति को कम करते हैं।

ध्वनि तरंगें ऑप्टिकल तरंगों में हेरफेर करती हैं

के नेतृत्व में एक टीम जिंगलिन ज़ेंग, फिलिप रसेल और बिरजीत स्टिलर का प्रकाश के विज्ञान के लिए मैक्स प्लैंक संस्थान ने अब चयनित भंवर मॉडल के लिए इस प्रकाश संचरण पारस्परिकता को तोड़ने के लिए ध्वनि तरंगों का प्रचार किया है। अपने काम में, उन्होंने टोपोलॉजी-चयनात्मक उत्तेजित ब्रिलॉइन-मैंडेलस्टैम स्कैटरिंग के रूप में जानी जाने वाली बातचीत के माध्यम से चिरल फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर में ऑप्टिकल तरंगों में हेरफेर करने के लिए ध्वनि तरंगों का उपयोग किया। शोधकर्ता बताते हैं कि चूंकि ध्वनि तरंगें एक दिशा में यात्रा करती हैं, वे स्वाभाविक रूप से ऑप्टोकॉस्टिक इंटरैक्शन के लिए गैर-पारस्परिक व्यवहार को सक्षम करती हैं। इस तरह, ओएएम मोड को या तो दृढ़ता से दबा दिया जा सकता है या बढ़ाया जा सकता है, यादृच्छिक बैकस्कैटरिंग को रोका जा सकता है और इस प्रकार सिग्नल गिरावट को कम किया जा सकता है।

स्टिलर और सहकर्मियों की रिपोर्ट है कि नियंत्रण संकेत की आवृत्ति को समायोजित करके उनके नए उपकरण को एक एम्पलीफायर या एक ऑप्टिकल भंवर इन्सुलेटर के रूप में पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। वास्तव में, उन्होंने 22 डेसिबल के भंवर अलगाव का प्रदर्शन किया, जो सबसे अच्छे मौलिक मोड आइसोलेटर्स के साथ तुलना करता है जो उत्तेजित ब्रिलॉइन-मैंडेलस्टैम स्कैटरिंग का उपयोग करते हैं।

शोधकर्ताओं ने 'खोया' कोणीय गति पाया

स्टिलर के अनुसार, डिवाइस के संभावित अनुप्रयोगों में OAM- आधारित क्वांटम संचार और उलझाव योजनाओं के साथ-साथ शास्त्रीय ऑप्टिकल संचार शामिल हैं जो संचार चैनलों की क्षमता बढ़ाने के लिए OAM मोड (मौलिक और उच्च क्रम दोनों) का उपयोग करते हैं। "प्रकाश और ध्वनि तरंगों द्वारा भंवर मोड के चयनात्मक हेरफेर की संभावना [है] एक बहुत ही आकर्षक अवधारणा है," स्टिलर कहते हैं।

शोधकर्ता, जो अपने काम को विस्तार से बताते हैं विज्ञान अग्रिम, अब असामान्य संरचनाओं वाली अधिक विदेशी ध्वनि तरंगों का अध्ययन करने की योजना बना रहे हैं। स्टिलर बताते हैं, "हम देखना चाहते हैं कि ये तरंगें चिरल ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश के साथ कैसे बातचीत करती हैं।" भौतिकी की दुनिया.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/sound-waves-break-light-transmission-reciprocity/