A bhuí le topology, brainse matamaitice a iniúchann airíonna réad geoiméadrach a fhanann mar a chéile agus iad ag déanamh dífhoirmithe leanúnacha, d’aimsigh foireann eolaithe faoi cheannas Isaac Nape in Ollscoil Witwatersrand san Afraic Theas agus Kayne Forbes in Ollscoil East Anglia (UEA) sa RA bealach chun ciriúlacht an tsolais a ríomh agus a rialú (mar atá ar dheis{{5}).
In optaic, is gnách go mbíonn baint ag an chiriúlacht le solas atá polaraithe go ciorclach (ina rothlaíonn an réimse leictrigh deiseal nó tuathal agus an solas ag taisteal).
“Ba chúis lenár gcuid oibre ná an cheist an féidir le solas a láimhsiú áitiúil féin a ghiniúint agus a rialú trí iomadú-gan comhéadan ábhartha, dromchla meitreach, nó fócas an-daingean a bheith ag teastáil uaidh,” a deir Forbes, léachtóir i Scoil na Ceimice, na Cógaisíochta agus na Cógaseolaíochta de chuid UEA, áit a bhfuil sé i gceannas ar an ngrúpa Light-Matter and Nanophotonics Theory.
Tweak muirear topological
Téann topology isteach tríd an gcéim agus polarú gaoithe léas solais timpeall an spáis. "Ligeann solas struchtúrtha dúinn na smaointe seo a thabhairt le chéile ionas gur féidir linn bíomaí a dhearadh a bhfuil a gcéim agus a polarú éagsúil ar bhealaí beachta trasna an bhíoma," a mhíníonn Forbes. "Bhí suim againn i bhféidearthacht topology an bhíoma a bheith ag gníomhú mar chnap rialaithe simplí. Trí mhuirear topological Pancharatnam a athrú (paraiméadar amháin), is féidir linn casadh áitiúil agus cirality an tsolais iad féin a atheagrú le linn iomadú."
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara nach bhfuil aon ábhair speisialta ag teastáil le haghaidh an éifeacht féin. Tagann an casadh agus an chisiúlacht chun cinn le linn -bhoilsciú saorspáis de léas solais struchtúrtha-léas vortex veicteora, sa chás seo.
Cad is léas vortex veicteora ann? "Ciallaíonn veicteoir athraíonn an polarú ar fud an bhíoma, seachas a bheith aonfhoirmeach," a deir Forbes. "Ciallaíonn Vortex go n-iompraíonn an bíoma móiminteam uilleach fithiseach, a bhfuil baint aige le tosaigh céime casta. Agus téann topology isteach tríd an mbealach a chastar an léas timpeall a ais féin. Inár gcuid oibre, tá an casadh seo á rialú ag lucht topaeolaíoch Pancharatnam, a leagann amach conas a athraíonn céim agus polarú an bhíoma agus muid ag bogadh timpeall an bhíoma."
Ag an eitleán tosaigh, tá an léas ar casadh-cothromaithe. Tá na comhpháirteanna ciorclach clé agus ar dheis-i láthair go cothrom, mar sin níl aon polarú ciorclach áitiúil ann. "Ach iompraíonn an dá chomhpháirt struchtúir fithiseacha éagsúla," cuireann Forbes in iúl. "De réir mar a iomadaíonn an léas, sealbhaíonn siad céimeanna Gouy éagsúla agus próifílí gathacha éagsúla. Fágann sé seo go bhfuil na comhpháirteanna ciorclach láimhe deise agus clé deighilte go gathach, rud a tháirgeann casadh áitiúil agus ciriúlacht optúil."
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara nach bhfuil aon ábhair speisialta ag teastáil le haghaidh an éifeacht féin. Tagann an casadh agus an chisiúlacht chun cinn le linn -bhoilsciú saorspáis de léas solais struchtúrtha-léas vortex veicteora, sa chás seo.
Cad is léas vortex veicteora ann? "Ciallaíonn veicteoir athraíonn an polarú ar fud an bhíoma, seachas a bheith aonfhoirmeach," a deir Forbes. "Ciallaíonn Vortex go n-iompraíonn an bíoma móiminteam uilleach fithiseach, a bhfuil baint aige le tosaigh céime casta. Agus téann topology isteach tríd an mbealach a chastar an léas timpeall a ais féin. Inár gcuid oibre, tá an casadh seo á rialú ag lucht topaeolaíoch Pancharatnam, a leagann amach conas a athraíonn céim agus polarú an bhíoma agus muid ag bogadh timpeall an bhíoma."
Ag an eitleán tosaigh, tá an léas ar casadh-cothromaithe. Tá na comhpháirteanna ciorclach clé agus ar dheis-i láthair go cothrom, mar sin níl aon polarú ciorclach áitiúil ann. "Ach iompraíonn an dá chomhpháirt struchtúir fithiseacha éagsúla," cuireann Forbes in iúl. "De réir mar a iomadaíonn an léas, sealbhaíonn siad céimeanna Gouy éagsúla agus próifílí gathacha éagsúla. Fágann sé seo go bhfuil na comhpháirteanna ciorclach láimhe deise agus clé deighilte go gathach, rud a tháirgeann casadh áitiúil agus ciriúlacht optúil."
Fótóinic solais struchtúrtha, ionramháil optúil, braite ciriúil
Is dócha go mbeidh trí cinn de na hiarratais is soiléire amach romhainn ná fótóinic solais struchtúrtha, ionramháil optúil, agus braite ciriúil. Úsáid fhéideartha eile is ea próiseáil faisnéise fótóinice tríthoiseach ard, toisc go nascann an léas casadh agus móiminteam uilleach fithiseach ar bhealach inrialaithe.
"I bprionsabal, tá ár bhfionnachtain ábhartha maidir le solas struchtúrtha clasaiceach agus chandamach, áit ar féidir faisnéis a ionchódú laistigh de mhodhanna polaraithe (solas sníomh) agus spásúlachta (solas casta)," a deir Nape. "Is féidir casadh agus casadh an fhótóin a úsáid mar aibítir laistigh de léasacha léasair geala agus ag leibhéal an fhótóin aonair. Seasann gach stát ar leith do shiombail faisnéise éagsúla."
Fisic optúil chlasaiceach is ea obair reatha na foirne, ach úsáidtear na céimeanna céanna saoirse, casadh, móiminteam uilleach fithiseach, agus struchtúr mód spásúlachta freisin le haghaidh fótóinic chandamach. "Is é an t-ús téarma níos faide atá againn ná an féidir leis an gcineál seo topology-struchtúir fhithis spin-rialaithe{-a bheith úsáideach chun stáit fótónacha ardtoiseacha a ullmhú, a athrú nó a ionchódú," a deir Nape.
Ansin, tá sé beartaithe ag na taighdeoirí iniúchadh a dhéanamh ar cé chomh ginearálta agus chomh úsáideach is atá an meicníocht seo. "Tá sé léirithe againn gur féidir le muirear topological Pancharatnam casadh agus ciriúlacht a rialú le haghaidh iomadú spáis saor in aisce, agus is í an cheist anois cé chomh fada agus is féidir an rialú seo a bhrú," a deir Nape. "Is spéis linn freisin conas is féidir é a úsáid le haghaidh ionchódú faisnéise, ionramháil optúil, agus idirghníomhaíochtaí ábhar solais chiriúla. Is é an aidhm níos leithne atá againn ná bogadh ó éifeacht solais struchtúrtha suimiúil a léiriú go dtí é a fhorbairt mar phrionsabal dearaidh phraiticiúil."
