Гигантское усиление нелинейных гармоник оптического пинцетного фононного лазера

Ученые совершили значительный скачок в разработке лазеров, использующих звуковые волны вместо света. Фононные лазеры обещают успехи в медицинской визуализации, глубоководных исследованиях и других областях. Результаты опубликованы в журнале eLight. Новая технология включает в себя крошечный электронный толчок, который значительно увеличивает мощность и точность звуковых волн, производимых лазером. Это открывает путь для будущих устройств, которые могли бы использовать звук для более широкого спектра приложений. Ранее фононные лазеры, изготовленные из небольших объектов, страдали от слабых и неточных звуковых волн, что ограничивало их полезность. Новый метод преодолевает эту проблему, по сути «запирая» звуковые волны в более стабильном и мощном состоянии.

Хиральное квантовое нагревание и охлаждение с помощью оптически управляемого иона

Тепловые двигатели, преобразующие тепло в полезную работу, жизненно важны в современном обществе. С развитием нанотехнологий изучение квантовых тепловых двигателей (QHE) имеет решающее значение для проектирования эффективных систем и понимания квантовой термодинамики. QHE, работающие как открытые квантовые системы, обмениваются энергией с внешними термальными ваннами, что приводит к квантовым скачкам. Поэтому динамика QHE может быть полностью описана и хорошо понята только с использованием исключительных точек Лиувилля (LEP), а не традиционных гамильтоновых EP, особенно для QHE на основе кубитов. В статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа учёных демонстрирует хиральный квантовый нагрев и охлаждение, а также перенос квантового состояния с использованием оптически управляемого иона. Работа раскрывает хиральные термодинамические свойства квантовых систем с неэрмитовой динамикой путем динамического обхода замкнутого контура без вовлечения LEP. Направление обхода замкнутого контура влияет на то, действует ли система как тепловой двигатель или холодильник. Их исследование подчеркивает роль неадиабатических переходов и процесса Ландау-Зенера-Штюкельберга (LZS) в достижении хиральной операции. Этот эксперимент впервые связывает процесс LZS для хиральности с термодинамическими эффектами, связанными с LEP.

Многожильный волоконно-оптический дискриминационный датчик для измерения магнитного поля и температуры

В статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, представлен сверхкомпактные многожильные волоконно-оптические (MCF) наконечники зондов для дискриминационного измерения магнитного поля и температуры. Микрокантилевер в форме чаши и микрополость, пропитанная микрожидкостью, были напечатаны на двух разных сердечниках MCF с помощью техники двухфотонной полимеризации (TPP) соответственно. Микрокантилевер был включен с железным шариком внутри наконечника в форме чаши, чтобы сделать его магнитно-чувствительным, в то время как микрополость, пропитанная микрожидкостью, обеспечила высокочувствительный элемент измерения температуры. Дискриминационное измерение двух параметров может быть реализовано с помощью матрицы коэффициентов чувствительности. Метод позволяет не только реализовать дискриминационное измерение магнитного поля и температуры с высокой чувствительностью, но и значительно уменьшить размер многопараметрического датчика.

Гибкое переключение орбитального углового момента в многомодовом волокне с использованием оптического нейронного сетевого чипа

В недавнем исследовании группа ученых под руководством профессора Цзянь Вана из Университета науки и технологий Хуачжун представила гибкую систему переключения режимов на основе чипа оптической нейронной сети. Эта система способна переключаться между различными режимами OAM в многомодовом волокне, что является критической функцией для современных оптических сетей связи. Чип оптической нейронной сети обеспечивает необходимую гибкость, позволяя произвольно переключать режимы между тремя режимами OAM в волокне. Статья опубликована в журнале Light: Advanced Manufacturing. Система также оснащена усовершенствованным алгоритмом градиентного спуска, который гарантирует, что перекрестные помехи между каналами остаются ниже −18,7 дБ, тем самым сохраняя целостность передаваемых сигналов. Это было продемонстрировано экспериментально, где различные форматы модуляции успешно передавались в различных режимах.

Когерентная энтропия при распространении через сложные среды

Как сообщается в Advanced Photonics, исследователи из Университета Сучжоу достигли значительного прогресса в понимании того, как свет ведет себя при прохождении через сложные и флуктуирующие среды. Этот прорыв может произвести революцию в различных приложениях, начиная от оптической связи и заканчивая передовыми методами визуализации. В области оптики деформация, мерцание и дрейф световых полей, вызванные сложными средами, исторически имели ограниченное практическое применение. Команда Университета Сучжоу представила новый подход к решению этой проблемы, используя концепцию, известную как энтропия когерентности. Когерентная энтропия, мера статистического свойства света, известного как когерентность, обеспечивает глобальную характеристику световых полей, подверженных случайным флуктуациям. Традиционно характеристика когерентности света была сложной и трудно поддающейся количественной оценке. Исследовательская группа успешно применила ортогональное модальное разложение к частично когерентным пучкам, что привело к введению когерентной энтропии как надежной метрики. Исследование показало, что энтропия когерентности остается стабильной при распространении света через унитарную систему, даже при столкновении со сложными и деформированными оптическими средами. Эта согласованность предполагает, что энтропия когерентности может быть надежным индикатором поведения светового поля в неидеальных условиях.

Запрещенное распространение гиперболических фононных поляритонов и его применение в ближнепольном переносе энергии

Авторы нового исследования предлагают стратегию управления распространением фононных поляритонов в материале Ван-дер-Ваальса (триоксид молибдена) с помощью подложки, так что направление распространения гиперболических фононных поляритонов может быть переориентировано на 90° для достижения запрещенного распространения. В то же время описывается роль зависящей от подложки связи фононных поляритонов в ближнепольном тепловом излучении и исследуется влияние корреляции между шириной воздушного зазора и толщиной пластины триоксида молибдена на лучистую теплопередачу. На основе вывода дисперсионного уравнения учёные теоретически устанавливают связь между направлением распространения гиперболических фононных поляритонов и диэлектрической проницаемостью подложки, которая показывает, что гиперболические фононные поляритоны вдоль осей x и y не могут распространяться, когда подложка отсутствует или действительная часть диэлектрической проницаемости подложки положительна.

Мультиплексные полностью оптические операции перестановки с использованием реконфигурируемой дифракционной оптической сети

Инженеры Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) представили крупное достижение в области оптических вычислительных технологий, которое обещает улучшить обработку и шифрование данных. Работа опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Используя внутренние свойства света, исследование представляет новый метод выполнения многомерных операций перестановки с помощью мультиплексированной дифракционной оптической сети. В экспериментальной установке используется реконфигурируемый мультиплексный материал, структурированный с использованием алгоритмов глубокого обучения. Каждый дифракционный слой в сети может вращаться в четырех ориентациях: 0°, 90°, 180° и 270°. Это позволяет вращающемуся дифракционному материалу K-слоя выполнять до 4 в степени K независимых операций перестановки, что делает его универсальным. Исходные входные данные можно расшифровать, применив специальную матрицу обратной перестановки, что гарантирует безопасность данных.

Визуализация магнитных полей в атомном масштабе с помощью голографического электронного микроскопа

Исследовательская группа из Японии, в которую входят ученые из Hitachi, Ltd. (TSE 6501, Hitachi), Университета Кюсю, RIKEN и HREM Research Inc. (HREM), достигла крупного прорыва в наблюдении магнитных полей в невообразимо малых масштабах. В сотрудничестве с Национальным институтом передовой промышленной науки и технологий (AIST) и Национальным институтом материаловедения (NIMS) группа использовала голографический электронный микроскоп атомного разрешения Hitachi с недавно разработанной технологией получения изображений и алгоритмами коррекции расфокусировки для визуализации магнитных полей отдельных атомных слоев в кристаллическом твердом теле. Учёные провели измерения электронной голографии на образцах Ba₂FeMoO₆, слоистого кристаллического материала, в котором соседние атомные слои имеют различные магнитные поля. Сравнив результаты своих экспериментов с результатами моделирования, они подтвердили, что превзошли ранее установленный рекорд, сумев наблюдать магнитные поля с беспрецедентным разрешением 0,47 нм.

Определение показателя преломления на релятивистских скоростях

Учёные определили механический показатель преломления путем сравнения волнового уравнения Гельмгольца для света в оптической среде и независимого от времени уравнения Клейна-Гордона для релятивистской частицы в потенциале. Расчеты механического показателя преломления для частиц, движущихся с разными скоростями, вплоть до скорости света, точно совпадают с результатом Декарта в нерелятивистском пределе и результатом Ферма в ультрарелятивистском пределе.

Впервые удалось однократно диагностировать ускорение электронов через лазерный кильватерный ускоритель по криволинейной траектории

Согласно недавнему исследованию, проведенному исследователями Мичиганского университета, корректировка экспериментальных методов позволила впервые "однократно" диагностировать ускорение электронов через лазерный кильватерный ускоритель по криволинейной траектории. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Устройство запускает лазер через пар, создавая ионизированную плазму, а затем отделяет электроны от ионов, создавая "след за собой", похожий на след, который оставляет лодка, двигаясь по воде. Затем вводится электронный луч в ускоритель, который "плывет" по следу, быстро набирая энергию. Свойства фотонов, а именно энергии фотонов и угловое распределение, полностью определяются свойствами электронного пучка. Таким образом, измерив свойства пространственно разрешенного фотона, исследователи смогли собрать воедино процесс ускорения электронов на основе одного эксперимента.