Ученые согнули лазерные лучи, чтобы создать это детальное изображение кошки

Увеличить / Исследователи манипулировали светом с жидкими кристаллами, чтобы создать скульптурный лазерный луч, способный создать фотореалистичное изображение кошки. П. Ф. Сильва и С. Р. Муниз, 2022 г.

Каждый владелец кошки знает, какое удовольствие доставляет их кошачьим спутникам погоня за крошечной точкой света от простой лазерной указки. Теперь бразильские физики выяснили, как улавливать и сгибать лазерный свет в сложные формы, создавая впечатляющее фотореалистичное изображение кошки, изображенное выше. Среди других потенциальных применений их метод (описанный в недавней статье, опубликованной по физике arXiv) может оказаться полезным для создания лучших оптических ловушек для создания ультрахолодных облаков атомов для различных квантовых экспериментов.

По словам соавторов Педро Сильвы и Серхио Муниса из Университета Сан-Паулу, возможность создавать и точно контролировать форму лазерных лучей с высокой точностью имеет жизненно важное значение для многих сегментов исследований и промышленности. Они группируют большинство подходов к проектированию волнового фронта в две основные категории.

Первый включает в себя такие подходы, как цифровые микрозеркала (DMD) и акустические оптические модуляторы (AOM), которые просты в реализации и обеспечивают быстрое реагирование для управления с обратной связью почти в реальном времени. Но они имеют ограниченную способность управлять фазой светового поля и не могут создавать определенные типы структурированного света. Они также склонны к спеклу, дифракции или другим искажениям.

Увеличить / Схема экспериментальной установки. П. Ф. Сильва и С. Р. Муниз, 2022 г.

Вторая группа включает голографию и различные фазово-управляемые методы, которые могут создавать фазово-структурированные световые и векторные лучи. Компромиссом является более низкая скорость управления и отсутствие обратной связи в реальном времени. Сильва и Муниз хотели предложить подход с фазовым управлением, который реализует некоторые желательные функции DMD и AOM, включая отображение пикселей в пиксели, простое кодирование световых паттернов, более быструю обратную связь и более точное управление.

По сути, они улучшили более ранний метод, предложенный в 2007 году, чтобы добиться более четких и плавных результатов. Они сместили лазерный диод, чтобы он соответствовал ориентации жидкого кристалла, который служил пространственным модулятором света. Они могли расположить кристаллы с электромагнитными полями, чтобы создать серию призм. Программирование модулятора позволило Сильве и Мунису использовать эти призмы для создания множества произвольных геометрических фигур и полностью детализированного изображения кошки.

Увеличить / Произвольные геометрические фигуры, созданные с помощью метода. П. Ф. Сильва и С. Р. Муниз, 2022 г.

«Мы показываем экспериментальные результаты, демонстрирующие, что с помощью описанного метода можно создавать не только простые и плоские геометрические формы, но и сложные и многофункциональные изображения с подробным распределением интенсивности», — пишут авторы. И их метод можно применить для формирования балок...