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產(chǎn)業(yè)資訊

科學(xué)家們精確控制彎曲激光束,創(chuàng)造出一只貓的詳細(xì)圖像

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:知新了了2022-08-16 我要評(píng)論(0 )   

“我們可以用這個(gè)系統(tǒng)來(lái)做電子和超導(dǎo)的量子模擬?!鄙蠄D:研究人員用液晶操縱光線,創(chuàng)造出一種雕刻的激光束,能夠產(chǎn)生這種貓的照片般逼真的圖像。每個(gè)貓主人都知道,他...

“我們可以用這個(gè)系統(tǒng)來(lái)做電子和超導(dǎo)的量子模擬?!?/p>

上圖:研究人員用液晶操縱光線,創(chuàng)造出一種雕刻的激光束,能夠產(chǎn)生這種貓的照片般逼真的圖像。

每個(gè)貓主人都知道,他們的貓伴侶喜歡追逐一個(gè)簡(jiǎn)單的激光筆發(fā)出的微小光點(diǎn)?,F(xiàn)在,巴西的物理學(xué)家們已經(jīng)找到了如何將激光捕獲并彎曲成復(fù)雜的形狀,從而產(chǎn)生了上圖中令人印象深刻的逼真的貓的圖像。在其他潛在的應(yīng)用中,他們的方法(在最近發(fā)表在物理arxiv上的一篇論文中描述了)可能被證明有助于構(gòu)建更好的光學(xué)阱,為各種量子實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造超冷原子云。

圣保羅大學(xué)的合著者佩德羅·席爾瓦(Pedro Silva)和塞爾吉奧·穆尼茲(Sergio Muniz)表示,產(chǎn)生和精確控制高保真激光光束的能力,對(duì)許多研究和工業(yè)領(lǐng)域至關(guān)重要。他們將大多數(shù)波前工程方法分為兩個(gè)基本類別。

第一種方法包括數(shù)字微鏡(DMD)和聲光調(diào)制器(AOM)等方法,這些方法易于實(shí)現(xiàn),并且具有近實(shí)時(shí)反饋控制的快速響應(yīng)。但它們控制光場(chǎng)相位的能力有限,不能產(chǎn)生某些類型的結(jié)構(gòu)光。它們還容易出現(xiàn)散斑、衍射或其他失真。

第二組包括全息術(shù)和各種相位控制方法,它們可以產(chǎn)生相位結(jié)構(gòu)光和矢量光束。其代價(jià)是控制速度較慢,而且缺乏實(shí)時(shí)反饋。圣保羅大學(xué)的研究人員想要提出一種相位控制方法,以實(shí)現(xiàn) DMD 和 AOM 的一些理想特性 —— 特別是像素到像素映射、光圖案的簡(jiǎn)單編碼、更快的反饋和更精確的控制。

上圖:實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

本質(zhì)上,他們是改進(jìn)了2007年提出的一種方法,以獲得更清晰、更平滑的結(jié)果。他們將二極管激光偏振光與液晶的方向相匹配,用于空間光調(diào)制器。他們可以用電磁場(chǎng)來(lái)組織這些晶體,從而形成一系列的棱鏡。通過(guò)對(duì)調(diào)制器的編程,研究人員可以使用這些棱鏡來(lái)創(chuàng)造出多個(gè)任意的幾何形狀,以及完整的貓的細(xì)節(jié)圖像。

研究人員表示:“我們展示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用所描述的方法不僅可以創(chuàng)建簡(jiǎn)單而平坦的幾何形狀,而且還可以創(chuàng)建具有詳細(xì)強(qiáng)度分布的復(fù)雜而特征豐富的圖像?!彼麄兊姆椒赡苓m用于對(duì)來(lái)自更高功率脈沖激光器甚至超快激光器的光束進(jìn)行整形。

未來(lái),有用的應(yīng)用還將包括光學(xué)圖案化和光刻,以及超冷原子的光捕獲,以創(chuàng)建諸如玻色-愛因斯坦凝聚體(BEC)等系統(tǒng),這是模擬量子效應(yīng)的理想選擇。例如,BEC 可以像激光放大光子一樣“放大”原子,使科學(xué)家能夠研究量子物理學(xué)這個(gè)奇怪的小世界,就好像他們通過(guò)放大鏡觀察它一樣。物理學(xué)家甚至可以設(shè)法將 BEC 中的“量子結(jié)”系起來(lái),并拍攝這些結(jié)如何在形成旋渦之前衰減或“解開”自己的影片。

研究人員表示:“說(shuō)實(shí)話,我不知道用超冷原子或用貓的照片能做什么,但它在某種程度上是一種代表,表明你可以做出非常精細(xì)和精確的特征。我們可以制作這些漂亮的貓的圖像,但我們也可以使用這個(gè)系統(tǒng)(使用被困的超冷原子)做電子和超導(dǎo)的量子模擬?!?/p>

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