Ученые открыли «нарвалоподобные» волны, удерживающие свет за пределами известных ограничений
Ученые из Пекинского университета под руководством Жэньминя Ма совершили прорыв в фотонике, открыв новый класс электромагнитных волновых функций, названных «нарвалоподобными». Эти волны способны удерживать свет в объеме, значительно меньшем, чем предел дифракции, без использования металлов и связанных с ними тепловых потерь.
В 2024 году та же команда разработала теорию «сингулярного дисперсионного уравнения», показавшую, что свет можно сжимать до чрезвычайно малых масштабов с помощью диэлектрических материалов. Новая работа, опубликованная в журнале eLight, объясняет физическую основу этого явления.
«Нарвалоподобные» волновые функции сочетают в себе два свойства: вблизи сингулярности электромагнитное поле усиливается по степенному закону, а на расстоянии экспоненциально затухает. Это позволяет концентрировать свет далеко за пределами традиционных ограничений. Исследователи создали и протестировали трехмерный диэлектрический резонатор, который удерживает свет ниже дифракционного предела во всех трех пространственных измерениях, достигнув рекордно малого объема моды — всего 5×10-7 λ3.
На основе этого эффекта ученые разработали «сингулярный оптический микроскоп» — новый метод сканирующей ближнепольной оптической микроскопии. Он позволяет обнаруживать мельчайшие детали с разрешением λ/1000, что было продемонстрировано на примере визуализации узоров с буквами «PKU» и «SFM».
Открытие закладывает основы нового направления — «сингулоники» (Singulonics), нанофотонной платформы для управления светом без потерь энергии. Технология может найти применение в сверхэффективных информационных системах, квантовой оптике и микроскопии сверхвысокого разрешения.
0 комментариев