物理学家打造出能让光学光波实现时间逆转的技术

据外媒报道,就像倒着看电影一样,物理学家刚刚展示了一种可以使光学光波实现时间逆转的新技术。不过这并不意味着他们逆转了时间的流动,而是他们发现了一种可以诱导光波反向沿正向路径折回到原点的方法。
这是第一次在完全控制光的所有自由度的情况下实现了光波的时间反转。

这本身将是一个巨大的成就,但所需的高度时空控制对成像、非线性光学和微操作等应用也有影响。当波在介质中传播后,从介质的另一侧重新发射使其精确地沿原路径返回源时就发生了波的时间逆转。除了时间方向不同,这两条路径在数学上是完全相同的。

这是通过低频波如声波、水波以及电磁波谱上的微波来实现的。物理学家以前也实现了对光波的部分时空控制,但频率高得多的光波更难测量,因此也更难控制。这就是澳大利亚昆士兰大学(UQ)和诺基亚贝尔实验室(Nokia Bell Labs)物理学家的工作成果能如此引人注目的原因。

据了解,该团队使用到的设备包括一个用于控制激光脉冲形状的脉冲整形器以及能让团队在空间上转换光的多平面光转换。

通过这种方法,研究人员可以控制光在两个空间度-振幅和相位以及当它通过光纤时的一个时间度。

研究人员指出,由此产生的时间反转波可以跟看似随机的光云相比较。

“为了创造这种薄云,你首先需要一个飞进系统的光球,然后把它塑造成你想要的3D结构,”昆士兰大学的物理学家Joel Carpenter说道。据悉,整个塑性过程需要10秒的时间尺度。

从一系列图片中可以看出,该团队取得了非凡的控制能力。他们调整了装置从而使光在远端形成形状如字母表的字母或笑脸。这些图像不仅非常可爱而且也很有趣,这种级别的控制可以让波集中在一个用传统方法可能无法到达的区域。这种介质本身可以用来聚焦重新散射的光线。

研究人员在他们发表的论文中指出,在光学领域的这种新型控制可以打开许多可能性,而不再是以前展示过的对低频现象的一概而论。

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