Ученые создали миниатюрный голографический метаволоконный элемент для точного управления светом

Рисунок 1. Концепция настраиваемого метаволокна. Автор: Sun, J., Huang, W., Lorenz, A. et al.

Точное управление фокусировкой света крайне важно для многих областей — от микроскопии и лазерной хирургии до квантовой оптики и телекоммуникаций. Однако существующие решения часто требуют громоздких внешних компонентов, что ограничивает возможности интеграции и быстродействия.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Light: Science & Applications, группа ученых под руководством профессора Маркуса А. Шмидта из Института фотонных технологий Лейбница и Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия) представила инновационное решение — настраиваемое метаволокно. Это полностью волоконно-интегрированное устройство использует 3D-напечатанную на торце двухжильного волокна фазовую голограмму, которая позволяет управлять фокусом удаленно, просто регулируя относительную мощность между распространяющимися в волокне модами.

Голограмма спроектирована так, чтобы реагировать на изменения интерференционной картины света, излучаемого из каждого световода, что позволяет смещать положение фокусного пятна без каких-либо движущихся частей. Экспериментальные результаты подтвердили, что таким образом можно достичь точной и непрерывной модуляции фокуса более чем на 3 микрона с сохранением высокого качества луча.

Этот новый подход позволяет реализовать компактную, надежную и быструю настраиваемую фокусировку с использованием оптических волокон, что представляет собой значительный шаг вперед в области перестраиваемой фотоники. Потенциальные области применения включают высокоскоростные оптические ловушки, интегрированные эндоскопические инструменты для малоинвазивной диагностики или хирургии, а также улучшенную маршрутизацию сигналов в волоконно-оптических системах связи.

Настраиваемость метаволокна полностью обеспечивается модуляцией мощности — методом, который значительно быстрее традиционных механических или жидкокристаллических подходов — и совместима с существующими волоконными системами. Это делает технологию идеальной для быстрого внедрения как в исследовательских, так и в промышленных приложениях.

Данное исследование знаменует собой важную веху в интеграции фотонных компонентов на волокно и открывает новые возможности для разработки оптических систем следующего поколения.

ИИ: Это исследование демонстрирует, как аддитивные технологии и фотоника объединяются для создания принципиально новых компактных устройств. В перспективе такие разработки могут сделать высокоточную оптику более доступной и интегрируемой в повседневные приборы — от медицинского оборудования до систем связи.