Физики впервые создали 100 взаимосвязанных световых вихрей в нанокристалле

Вихревые структуры широко распространены во Вселенной: это, например, водовороты, кольца дыма, торнадо и спиральные галактики. Исследовательская группа под руководством Антонио Амброссио из Итальянского технологического института использовала метаповерхность в качестве маски для одновременного управления различными параметрами нескольких лазерных лучей.

Ученые сконструировали метаповерхности, которые формируют световые лучи в 100 раз тоньше человеческого волоса и закручивают их подобно штопору в оптический вихрь. Созданные структуры исследователи поместили внутрь лазерного резонатора, в котором свет непрерывно отражается от двух зеркал. Устройство обеспечило взаимодействие между световыми вихрями. Каждый поток света внутри нанокристалла настраивался в процессе взаимодействия с другими вихрями.

Как отмечают исследователи, уникальная особенность созданного ими метаповерхностного лазера — способность произвольно управлять орбитальным угловым моментом света и тем самым исправлять топологические дефекты. По словам ученых, такие лазеры могут найти применение в качестве надежных универсальных резонаторов в топологической оптике.

Физики считают, что технология имеет широкий потенциал. Ее можно использовать для изучения процессов в квантовом мире, например, создавая надежные скирмионы, так и для моделирования процессов сложных физических систем, таких как, например, взаимодействующие галактики или гидродинамические вихри.