கண்ணாடிகள், லேசர்கள் மற்றும் லென்ஸ்கள் பயன்படுத்தி ஒளியை சுழல் வளையத்தில் வளைத்தல்

அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்திற்கான ஷாங்காய் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் டேட்டன் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு கண்ணாடிகள், லேசர்கள் மற்றும் லென்ஸ்கள் மூலம் ஒளியை ஒரு சுழல் வளையத்தில் வளைக்கும் வழியை உருவாக்கியுள்ளது. நேச்சர் ஃபோட்டானிக்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வில், சுழல் வளையங்கள் தற்செயலாக கவனிக்கப்பட்ட பிற குழுக்களால் செய்யப்பட்ட வேலையின் அடிப்படையில் குழு கட்டப்பட்டது, பின்னர் அவற்றை தேவைக்கேற்ப உருவாக்கக்கூடிய ஒரு அமைப்பை கணித ரீதியாக வடிவமைத்தது.

ரோசெஸ்டர் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், சில நிபந்தனைகளின் கீழ், ஒரு லேசர் கற்றை குழாய் போன்ற வடிவத்தில் கவனம் செலுத்தும்போது, ​​​​அது சில நேரங்களில் டோனட் வடிவ சுழலாக உருவாகலாம் என்பதைக் கண்டறிந்துள்ளனர். கண்டுபிடிப்புகளால் உற்சாகமடைந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள், தேவைக்கேற்ப இதுபோன்ற சுழல் வளையங்களை உருவாக்க முடியுமா என்று ஆச்சரியப்பட்டனர்.

அவர்கள் 2016-இல் பார்த்த வடிவங்களுக்கு வழிவகுத்த பண்புகள் மற்றும் நிபந்தனைகளைப் படிப்பதன் மூலம் தொடங்கி, சிக்கலைத் தீர்க்க கணிதத்தைப் பயன்படுத்தினார்கள். அத்தகைய வளையங்களை எவ்வாறு உருவாக்கலாம் என்பதைக் காட்டும் தீர்வுகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். எடுத்துக்காட்டாக, மேக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகளுக்கான தீர்வுகள், தேவையான மாதிரியான வரைபடங்களை உருவாக்க முடியும் என்று அவர்கள் கண்டறிந்தனர்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் கணித தீர்வுகளை நிஜ உலகில் செயல்படுத்த பயன்படுத்தக்கூடிய பொருட்களின் கலவையை உருவாக்கினர். ஒரு குறிப்பிட்ட வகையான துடிப்பை உருவாக்க ஒரு சாதாரண லேசரை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் அவை தொடங்கப்பட்டன. அவர்கள் கண்ணாடிகள், லென்ஸ்கள், முப்பட்டகங்கள் மற்றும் சிறப்பு வகை திரவ படிகங்கள் திரைகள் ஆகியவற்றைச் சேர்த்தனர். ஒவ்வொரு பகுதியும் ஒரு குறிப்பிட்ட முறையில் ஒளியை பாதித்தது.

இந்த அமைப்பு முதலில் ஒளியின் துடிப்புகளை நீண்ட, குறுகிய வடிவங்களாக மாற்றுகிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர், இது ஒளியின் மற்ற பகுதிகளுக்கு சில விஷயங்களைச் சுழற்றுகிறது. மற்ற ஒளி அமைப்பு வழியாக பயணித்த பிறகு, அதன் சுழலும் ஒளி ஒரு சூறாவளி காற்றைப் போல ஒன்றிணைந்து ஒரு வளையத்தை உருவாக்கியது.

வெவ்வேறு சுழல் வடிவங்களை உருவாக்க முடியுமா என்பதை அறிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் ஆராய்ச்சியைத் தொடர திட்டமிட்டுள்ளனர். இயற்கையாக உருவாகும் சுருள் வடிவ சுழல்களின் உருவாக்கத்தை நன்கு புரிந்துகொள்ள விரும்பும் மற்றவர்களுக்கு அவர்களின் பணி வரைபடங்களை வழங்கக்கூடும் என்று அவர்கள் குறிப்பிடுகிறார்கள்.

References:

• Talposi, A. M., Iancu, V., & Ursescu, D. (2022, June). Influence of Spatio-Temporal Couplings on Focused Optical Vortices. In Photonics(Vol. 9, No. 6, p. 389). Multidisciplinary Digital Publishing Institute.
• Zhuang, Y., Wang, S., Chen, Z., Jia, Y., Zhang, W., Yao, Y., & Liu, H. (2022). Tailored vortex lasing based on hybrid waveguide-grating architecture in solid-state crystal. Applied Physics Letters, 120(21), 211101.
• Sullivan, J. P. (1973). Experimental investigation of vortex rings and helicopter rotor wakes using a laser Doppler velocimeter(Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology).
• Yan, H., Adelgren, R., Boguszko, M., Elliott, G., & Knight, D. (2003). Laser energy deposition in quiescent air. AIAA journal, 41(10), 1988-1995.
• Sullivan, I. S., Niemela, J. J., Hershberger, R. E., Bolster, D., & Donnelly, R. J. (2008). Dynamics of thin vortex rings. Journal of Fluid Mechanics, 609, 319-347.