คลื่นเสียงทำลายการแลกเปลี่ยนการส่งผ่านแสง

โดยปกติ แสงจะส่องผ่านเหมือนกันทั้งสองทิศทาง ถ้าฉันเห็นคุณ คุณก็จะเห็นฉัน อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ นักวิจัยได้สร้างอุปกรณ์ที่ใช้คลื่นเสียงเดินทางเพื่อทำลายความสมมาตรนี้ ซึ่งจะช่วยลดปรากฏการณ์ทางแสงที่ไม่พึงประสงค์ เช่น แสงสะท้อนกลับ อุปกรณ์ใหม่นี้เป็นอุปกรณ์ชิ้นแรกที่ผลิตผลประโยชน์นี้สำหรับ vortices ออปติคอลแบบเลือก ซึ่งใช้ในการสื่อสารด้วยแสง และอาจนำไปใช้กับแหนบออปติคัลและเลเซอร์แบบวอร์เท็กซ์

กระแสน้ำวนมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ เช่น ในก๊าซ ของเหลว พลาสมา และดีเอ็นเอ เป็นต้น ในกระแสน้ำวนแบบออปติคอล หน้าคลื่นของลำแสงจะหมุนวนรอบแกนการแพร่กระจายกลางของลำแสง มีรูปร่างเป็นเกลียวโดยมีความเข้มเป็นศูนย์ที่แกนกลาง เอฟเฟกต์การหมุนวนนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแสงมีโมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร (OAM) รูปแบบของโมเมนตัมเชิงมุมนี้แตกต่างจากโมเมนตัมเชิงมุมของสปินที่คุ้นเคยกันมากกว่า ซึ่งแสดงออกมาในโพลาไรเซชัน และค้นพบในปี 1992 เท่านั้น

เนื่องจากข้อมูลสามารถเข้ารหัสใน OAM ได้ กระแสน้ำวนแบบออปติคอลจึงมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการมัลติเพล็กซ์ ซึ่งเป็นกระบวนการส่งสัญญาณออปติคัลหลายสัญญาณผ่านไฟเบอร์เส้นเดียวโดยมีสัญญาณรบกวนหรือผลเสียอื่นๆ น้อยที่สุด ถึงกระนั้นก็ตาม มันเป็นเรื่องท้าทายที่จะสร้างอุปกรณ์ที่โมเดลกระแสน้ำวนบางรุ่นแพร่กระจายในทิศทางเดียวเท่านั้น นี่เป็นเพราะหลักการพื้นฐานของออปติกที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกัน ซึ่งหมายความว่าสัญญาณแสงจะแพร่กระจายอย่างอิสระในทั้งสองทิศทางผ่านใยแก้วนำแสง การจราจรสองทางดังกล่าวอาจทำให้เกิดปัญหาเช่นการกระจายกลับซึ่งลดความแรงของสัญญาณที่ส่ง

คลื่นเสียงควบคุมคลื่นแสง

นำทีมโดย ซิงหลินเซิง, ฟิลิป รัสเซล และ เบอร์กิต สติลเลอร์ ของ สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อวิทยาศาสตร์แห่งแสง ขณะนี้ได้ใช้การแพร่กระจายของคลื่นเสียงเพื่อทำลายการแลกเปลี่ยนการส่งผ่านแสงนี้สำหรับแบบจำลองกระแสน้ำวนที่เลือก ในการทำงานของพวกเขา พวกเขาใช้คลื่นเสียงเพื่อจัดการกับคลื่นแสงในเส้นใยคริสตัลโทนิคแบบ chiral ผ่านการโต้ตอบที่เรียกว่าการกระเจิงของ Brillouin-Mandelstam นักวิจัยอธิบายว่าเมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว ด้วยวิธีนี้ โหมด OAM จึงสามารถถูกระงับหรือขยายอย่างเข้มงวด ป้องกันการกระเจิงกลับแบบสุ่ม และทำให้สัญญาณลดลงน้อยที่สุด

สติลเลอร์และเพื่อนร่วมงานรายงานว่าอุปกรณ์ใหม่ของพวกเขาสามารถกำหนดค่าใหม่เป็นแอมพลิฟายเออร์หรือเป็นฉนวนออปติคัลวอร์เท็กซ์ได้โดยการปรับความถี่ของสัญญาณควบคุม อันที่จริง พวกเขาได้แสดงการแยกกระแสน้ำวนที่ 22 เดซิเบล ซึ่งเปรียบเทียบได้ดีกับเครื่องแยกโหมดพื้นฐานที่ดีที่สุดที่ใช้การกระเจิงของ Brillouin-Mandelstam ที่กระตุ้น

นักวิจัยพบโมเมนตัมเชิงมุม 'หายไป'

ตามข้อมูลของสติลเลอร์ การใช้งานที่เป็นไปได้ของอุปกรณ์รวมถึงการสื่อสารควอนตัมแบบ OAM และแผนการพัวพัน รวมถึงการสื่อสารด้วยแสงแบบคลาสสิกที่ใช้โหมด OAM (ทั้งลำดับพื้นฐานและลำดับที่สูงกว่า) เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของช่องทางการสื่อสาร “ความเป็นไปได้ของการเลือกปรับเปลี่ยนโหมดกระแสน้ำวนด้วยแสงและคลื่นเสียง [เป็น] แนวคิดที่น่าสนใจมาก” สติลเลอร์กล่าว

นักวิจัยซึ่งให้รายละเอียดงานของพวกเขาใน วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าตอนนี้วางแผนที่จะศึกษาคลื่นเสียงที่แปลกใหม่ซึ่งมีโครงสร้างที่ผิดปกติ “เราต้องการดูว่าคลื่นเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับแสงในใยแก้วนำแสงไครัลอย่างไร” สติลเลอร์บอก โลกฟิสิกส์.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/sound-waves-break-light-transmission-reciprocity/