Gelombang suara mematahkan timbal balik transmisi cahaya

Biasanya, cahaya mentransmisikan hal yang sama di kedua arah: jika saya dapat melihat Anda, Anda dapat melihat saya. Sekarang, bagaimanapun, para peneliti telah menciptakan sebuah perangkat yang menggunakan gelombang suara perjalanan untuk memecahkan simetri ini, sehingga mengurangi fenomena optik yang tidak diinginkan seperti backscattering. Perangkat baru ini adalah yang pertama menghasilkan efek menguntungkan ini untuk vortisitas optik selektif, yang digunakan dalam komunikasi optik, dan juga bisa memiliki aplikasi untuk pinset optik dan laser berbasis pusaran.

Vortisitas ada di mana-mana – dalam gas, cairan, plasma, dan DNA, misalnya. Dalam vortisitas optik, muka gelombang seberkas cahaya berputar di sekitar sumbu propagasi pusat berkas, mengambil bentuk heliks dengan intensitas nol pada intinya. Efek spiral ini muncul karena cahaya membawa momentum sudut orbit (OAM). Bentuk momentum sudut ini berbeda dari momentum sudut spin yang lebih dikenal, yang memanifestasikan dirinya dalam polarisasi, dan baru ditemukan pada tahun 1992.

Karena informasi dapat dikodekan dalam OAM, pusaran optik menunjukkan banyak harapan untuk multiplexing, yang merupakan proses pengiriman beberapa sinyal optik ke satu serat dengan gangguan minimal atau efek merugikan lainnya. Namun, sampai saat ini masih merupakan tantangan untuk membuat perangkat di mana model pusaran tertentu menyebar hanya dalam satu arah. Hal ini disebabkan prinsip dasar optik yang dikenal sebagai timbal balik, yang menyiratkan bahwa sinyal cahaya akan merambat bebas di kedua arah melalui serat optik. Lalu lintas dua arah seperti itu dapat menyebabkan masalah seperti backscattering yang mengurangi kekuatan sinyal yang ditransmisikan.

Gelombang suara memanipulasi gelombang optik

Sebuah tim yang dipimpin oleh Xinlin Zeng, Philip Russel dan Birgit Stiller dari Institut Max Planck untuk Ilmu Cahaya sekarang telah menggunakan gelombang suara propagasi untuk memutus resiprositas transmisi cahaya ini untuk model pusaran yang dipilih. Dalam pekerjaan mereka, mereka menggunakan gelombang suara untuk memanipulasi gelombang optik dalam serat kristal fotonik kiral melalui interaksi yang dikenal sebagai hamburan Brillouin-Mandelstam yang distimulasi topologi-selektif. Para peneliti menjelaskan bahwa ketika gelombang suara berjalan dalam satu arah, mereka secara alami mengaktifkan perilaku non-resiprokal untuk interaksi optoacoustic. Dengan cara ini, mode OAM dapat ditekan atau diperkuat dengan kuat, mencegah hamburan balik acak dan dengan demikian meminimalkan degradasi sinyal.

Stiller dan rekan melaporkan bahwa perangkat baru mereka dapat dikonfigurasi ulang sebagai penguat atau sebagai isolator pusaran optik dengan menyesuaikan frekuensi sinyal kontrol. Memang, mereka mendemonstrasikan isolasi pusaran 22 desibel, yang sebanding dengan isolator mode fundamental terbaik yang menggunakan hamburan Brillouin-Mandelstam terstimulasi.

Para peneliti menemukan momentum sudut yang 'hilang'

Menurut Stiller, aplikasi potensial dari perangkat ini termasuk komunikasi kuantum berbasis OAM dan skema keterikatan serta komunikasi optik klasik yang menggunakan mode OAM (baik fundamental maupun orde tinggi) untuk meningkatkan kapasitas saluran komunikasi. “Kemungkinan manipulasi selektif mode pusaran oleh gelombang cahaya dan suara [adalah] konsep yang sangat menarik,” kata Stiller.

Para peneliti, yang merinci pekerjaan mereka di Kemajuan ilmu pengetahuan, sekarang rencanakan untuk mempelajari lebih banyak gelombang suara eksotis yang memiliki struktur tidak biasa. "Kami ingin melihat bagaimana gelombang ini berinteraksi dengan cahaya dalam serat optik kiral," kata Stiller Dunia Fisika.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/sound-waves-break-light-transmission-reciprocity/