Kiểm soát các thuộc tính liên kết của ánh sáng phát ra bởi laser

Trong vài năm qua, các nhà vật lý và nhiều kỹ sư trên toàn thế giới đã phát triển thành công ngày càng nhiều công nghệ quang học và các thiết bị quang tử tiên tiến, có thể sử dụng để phát ra, phát hiện hoặc điều khiển ánh sáng. Tuy nhiên, khả năng kiểm soát các đặc tính liên kết của chùm ánh sáng phát ra dễ dàng sẽ mở ra những tiềm năng mới thú vị cho các hệ thống này, cho phép sử dụng chúng cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Hình ảnh: Koivurova et al.

Mới đây, trong một bài báo đăng trên tạp chí Physical Review Letters, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Tampere và Đại học Đông Phần Lan đã chứng minh về mặt lý thuyết được một chiến lược có thể cho phép kiểm soát đặc biệt đối với sự liên kết của các chùm ánh sáng do laser phát ra. Chiến lược này dựa trên cơ sở sử dụng gương epsilon-near-zero (ENZ) tăng cường - một siêu vật liệu đã biết.

“Nghiên cứu của chúng tôi là kết quả trực tiếp của nỗ lực hợp tác quốc gia bắt đầu vào năm 2019, trong khuôn khổ dự án hàng đầu của Phần Lan về Nghiên cứu và Đổi mới Quang học (PREIN). Tôi đã nghiên cứu sự liên kết của ánh sáng trong quá trình học tiến sĩ tại Đại học Đông Phần Lan và ngay sau khi tốt nghiệp, tôi chuyển đến làm việc tại Đại học Tampere cho dự án hàng đầu này. Một trong những mấu chốt của sự hợp tác là thực hiện nghiên cứu vật chất mới lạ, chẳng hạn như epsilon-near-zero (ENZ), ảnh hưởng đến các đặc tính kết dính của ánh sáng như thế nào”, Matias Koivurova, một trong những thành viên thực hiện nghiên cứu, cho biết.

Sau khi làm quen với các tính chất cơ bản của siêu vật liệu, Koivurova bắt đầu khám phá ý tưởng rằng tăng cường chúng bằng các màng xen kẽ của vật liệu ENZ với các màng vật liệu điện môi. Những phát hiện này đã dẫn đến việc hình thành một vật liệu ENZ tăng cường mới, được gọi là eENZ.

Nghiên cứu mới của Koivurova và các đồng nghiệp của ông đã dựa trên công trình nghiên cứu trước đó khi chứng minh về mặt lý thuyết tiềm năng của vật liệu eENZ mà họ tạo ra. Cuối cùng, họ cung cấp một ví dụ ban đầu về cách vật liệu mới có thể được sử dụng để tăng cường công nghệ quang tử.

Hình ảnh: Koivurova et al.

Thông qua một loạt các tính toán lý thuyết, Koivurova và các đồng nghiệp của ông đã chỉ ra rằng việc đưa một gương eENZ vào bên trong một khoang laser có thể cho phép kiểm soát đáng kể tính liên kết của chùm ánh sáng do laser phát ra. Đáng chú ý, dường như có thể kiểm soát đặc biệt đối với các đặc tính liên kết của chùm ánh sáng về mặt lý thuyết, cho phép chuyển đổi ánh sáng hoàn toàn không nhất quán (ánh áng đèn sợi đốt) và hoàn toàn nhất quán (chùm laser) trong một thiết bị duy nhất.

Trong tương lai, nhóm các nhà nghiên cứu sẽ nỗ lực đơn giản hóa việc thiết kế và phát triển laser, đồng thời cố gắng giảm chi phí chế tạo chúng. Những phát hiện của họ có thể mở đường cho sự phát triển của các thiết bị chiếu sáng và hình ảnh mới phát ra chùm ánh sáng với sự liên kết ánh sáng có thể kiểm soát được.

Hiện các kết quả do Koivurova và các đồng nghiệp của ông thu thập được mới chỉ là lý thuyết. Trong các nghiên cứu tiếp theo, họ dự định chế tạo gương eENZ và mô tả đặc điểm của chúng, để tiến hành kiểm tra giả thuyết của họ trong các thí nghiệm thực tế.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2021-10-strategy-enable-coherence-properties-emitted.html, 29/10/2021