Группа ученых физического факультета МГУ совместно с коллегами из Швейцарии разработала устройство, которое позволяет получать сверхкороткие оптические импульсы, а также СВЧ-излучение с рекордно низким уровнем помех. Подробности приведены в статье ученых для журналаNature Photonics (доступен препринт), кратко о работе сообщает официальный сайт МГУ и Lenta.ru.

В основе разработки лежит диск из кристалла фторида магния. Это соединение прозрачно как для видимого света, так и для значительной части инфракрасного излучения, поэтому его широко используют при производстве призм, линз и других оптических элементов. Ученые обнаружили, что в небольшом, диаметром около миллиметра, диске можно получить солитоны, одиночные электромагнитные волны.

Одиночная волна внутри диска циркулирует по его периметру и этот процесс физики научились использовать для генерации серии сверхкоротких импульсов длительностью около ста фемтосекунд (1 фемтосекунда равна 10-15секунды). На сегодняшний день столь короткие импульсы можно получать иными способами и подобные лазеры уже повсеместно используются в офтальмологии для хирургических операций — но новая разработка заметно компактнее и ученые утверждают, что после доработки длительность импульса можно снизить без усложнения схемы прибора. Кроме того, при помощи микрорезонатора из фторида магния можно получить не просто серию одиночных импульсов, а так называемую оптическую гребенку.

«Гребенкой» ученые называют электромагнитный сигнал, спектр которого состоит из серии равноудаленных линий. Разработка российско-швейцарской группы, как утверждается в сообщении, позволит создать компактные и сравнительно простые генераторы подобных сигналов. Это необходимо для спектроскопических измерений (например, для изучения экзопланет) и вдобавок позволит получать уже не оптическое, а микроволновое излучение с очень низким уровнем помех.

Солитонами физики называют так называемые уединенные волны. От обычной электромагнитной волны они отличаются тем, что состоят из одного «горба» и распространяются независимо друг от друга. Это отражается и разным математическим описанием. Солитоны являются решением уравнения Кортевега — де-Фриза, а обычные волны можно представить, как решение уравнения, которое так и называется врлновым уравнением.

Источник: forbes.kz