自由空間におけるレーザーパルス強度の往復伝搬という現象を発見

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自由空間におけるレーザーパルス強度の往復伝搬という現象を発見

空間のレイリー長と時間のチャープを飛躍的に増大させることで、新たに生成された飛翔体は自由空間で往復直線の軌跡を描いて伝搬できるようになりました。

However, in the previous result, the flying focus can only propagate along a certain direction either forward or backward, although the propagating group-velocity can be freely controlled.

参照元:https://resou.osaka-u.ac.jp/en/research/2021/20210510_1
– 大阪大学 Osaka University. May 10, 2021 –

自由空間における直線的な等速伝搬は、光の基本的な性質です。

今回、Communications Physics誌に掲載された研究で、大阪大学の研究者らは、自由空間におけるレーザーパルス強度の往復伝搬という現象を発見しました。

「さまざまな観測時間でのレーザーパルス強度の往復伝搬の概略図」 credit@大阪大学

最近では、時空間結合を利用して、自由空間で群速度、方向、軌道を調整可能な光を作り出すことができます。

例えば、縦方向のクロマティズムと時間方向のチャープを組み合わせて、空間におけるスペクトル依存の焦点分離と時間におけるスペクトル依存のパルス位置をそれぞれ制御するフライングフォーカス(拡張レイリー長における移動レーザーパルス強度)は、空間と時間において任意に調整可能な伝搬群速度と方向を持ちます。

しかし、これまでの結果では、伝搬群速度は自由に制御できるものの、飛翔する焦点は前方または後方の特定の方向にしか伝搬しませんでした。

本研究では、空間のレイリー長と時間のチャープを飛躍的に増大させることで、新たに生成された飛翔体は自由空間で往復直線の軌跡を描いて伝搬するようになりました。

また、時間的なチャープをさらに大きくすることで、高い空間分解能を持つ明確な往復飛行焦点が可能です。

著者のZhaoyang Li氏は話します。

「新たに生成された飛翔体は、長手方向に沿って、最初は前方に、次に後方に、最後に前方にと、空間的にも時間的にも往復直線的な軌跡を描いて伝搬する。前方への伝搬速度は真空中の光速で、後方への伝搬速度は亜空間の速度です。」

この興味深い現象は、光の伝搬に関する従来の理解を変えるもので、基礎物理学と応用物理学の両方に応用できる可能性があります。

Zhaoyang Li氏は話します。

「例えば、我々の放射圧シミュレーションでは、レイリー散乱領域において、小さな球や大きな球に対して、それぞれ軸上で往復するトラップ力やプッシュ力を生じさせることができます。」

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