物理學家打造出能讓光學光波實現時間逆轉的技術

據外媒報道,就像倒着看電影一樣,物理學家剛剛展示了一種可以使光學光波實現時間逆轉的新技術。不過這並不意味着他們逆轉了時間的流動,而是他們發現了一種可以誘導光波反向沿正向路徑折回到原點的方法。
這是第一次在完全控制光的所有自由度的情況下實現了光波的時間反轉。

物理學家打造出能讓光學光波實現時間逆轉的技術

這本身將是一個巨大的成就,但所需的高度時空控制對成像、非線性光學和微操作等應用也有影響。當波在介質中傳播後,從介質的另一側重新發射使其精確地沿原路徑返回源時就發生了波的時間逆轉。除了時間方向不同,這兩條路徑在數學上是完全相同的。

這是通過低頻波如聲波、水波以及電磁波譜上的微波來實現的。物理學家以前也實現了對光波的部分時空控制,但頻率高得多的光波更難測量,因此也更難控制。這就是澳大利亞昆士蘭大學(UQ)和諾基亞貝爾實驗室(Nokia Bell Labs)物理學家的工作成果能如此引人注目的原因。

據了解,該團隊使用到的設備包括一個用於控制激光脈沖形狀的脈沖整形器以及能讓團隊在空間上轉換光的多平面光轉換。

通過這種方法,研究人員可以控制光在兩個空間度-振幅和相位以及當它通過光纖時的一個時間度。

研究人員指出,由此產生的時間反轉波可以跟看似隨機的光雲相比較。

「為了創造這種薄雲,你首先需要一個飛進系統的光球,然後把它塑造成你想要的3D結構,」昆士蘭大學的物理學家Joel Carpenter說道。據悉,整個塑性過程需要10秒的時間尺度。

物理學家打造出能讓光學光波實現時間逆轉的技術

從一系列圖片中可以看出,該團隊取得了非凡的控制能力。他們調整了裝置從而使光在遠端形成形狀如字母表的字母或笑臉。這些圖像不僅非常可愛而且也很有趣,這種級別的控制可以讓波集中在一個用傳統方法可能無法到達的區域。這種介質本身可以用來聚焦重新散射的光線。

研究人員在他們發表的論文中指出,在光學領域的這種新型控制可以打開許多可能性,而不再是以前展示過的對低頻現象的一概而論。

來源:cnBeta