Теперь, еще более пристальный взгляд на эти возможности предоставил уникальное окно в фундаментальную физику и оптическое поведение. Сотрудничество, изучающее эти взаимодействия с лазерным резонатором, из Колледжа оптики и фотоники Университета Центральной Флориды (CREOL) и Йельского университета разработало идеально отражающее одностороннее зеркало, предлагающее действительно скрытые окна наблюдения; что-то пассивные материалы могут только приблизиться.
Глубже исследуя механизм этого парадоксального поведения, они также теперь выявили фундаментальные аспекты того, что управляет оптическими реакциями, и прямой взгляд на роль причинности. Айман Абурадди из CREOL Университета Центральной Флориды – группа оптических устройств из нескольких материалов, представит результаты своей группы на конференции Frontiers in Optics + Laser Science APS / DLS (FIO + LS), которая состоится 17-21 сентября 2017 года в Вашингтоне, округ Колумбия.
«Резонатор – один из основных компонентов нашей оптики – это, по сути, два зеркала, расположенные друг напротив друга», – сказал Абурадди. "Мы смотрели, что произойдет, если я направлю луч света через такую полость с усилением внутри, поскольку я постепенно увеличиваю величину усиления. Мы изучаем, что происходит со светом, который проходит через полость, если полость активна."
При изменении коэффициента усиления оптический отклик резонатора на отдельный падающий лазер (с другой длиной волны) также изменяется. Этот активный компонент заметно изменяет отражение и пропускание в зависимости от активного уровня усиления резонатора.
"Когда мы увеличиваем коэффициент усиления, резонатор будет генерировать сам по себе. Для нашего сегодняшнего исследования нас больше интересует, что происходит с сигналом, который я посылаю через эту полость », – сказал Абурадди.
Однако, когда резонатор действительно начинает излучать, в поведении появляется захватывающий и важный сдвиг. В этот момент как отражение, так и усиление передачи достигают максимума, хотя мощность зондирующего сигнала остается линейно связанной с выходным сигналом.
Это также демонстрирует, что эффект не близок к насыщению.
«Резонатор не может усиливаться сверх определенного предела после того, как вы включили лазерную генерацию», – сказал Абурадди. Этот эффект, известный как ограничение усиления, является неотъемлемой частью стабильной работы лазера. Однако подобная реакция на падающий извне свет, которая дает поистине прозрачное идеальное зеркало, не только нова, но и предлагает новое понимание фундаментальной физики.
Экспериментальная демонстрация команды использовала волоконно-оптический резонатор, в котором они разделяли движущийся вперед и назад свет. Когда они внимательно исследовали динамику направленного потока энергии в резонаторе по мере увеличения этого усиления, они обнаружили, что связано с фундаментальными физическими принципами.
Абурадди объясняет, что при достаточном усилении, когда свет проходит в полости в обоих направлениях, нуль в потоке энергии, где два направления компенсируются, постепенно проникает глубже в полость. Поведение этого нуля связывает фундаментальный порог лазера с прямой демонстрацией границ причинности.
"На пороге генерации этот нуль достигает середины резонатора. Оказывается, при дальнейшем увеличении усиления этот ноль отказывается продвигаться вперед и прикрепляется к середине полости », – сказал он. «Вот почему, когда мы увеличиваем усиление, мы не видим дальнейшего усиления. Вся прелесть всего этого в том, что оказывается, что это связано с причинно-следственной связью.
Если бы этот нуль переместился дальше середины полости, это было бы нарушением причинно-следственной связи. В этом случае можно получить вывод до того, как вы отправите ввод."