Ученые экспериментально доказали, что плоское зеркало может фокусировать свет

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Тайваня и Испании впервые экспериментально подтвердили ранее предсказанный ими эффект «плоского фокусирующего зеркала». Простота получения и физические свойства делают этот эффект перспективным для применения в микроэлектронике, фотонике, в системах «на чипе», в которых одна микросхема выполняет функции целого устройства. Результаты исследования представлены в журнале Scientific Reports (IF: 4,525; Q1).

Теоретически возможность существования эффекта плоского фокусирующего зеркала на основе фотонной струи, формируемой в режиме «на отражение», была обоснована в нескольких ранее опубликованных статьях.

«Зеркала используются для фокусировки излучения. Самый банальный пример — простой фонарик. Свет, исходящий из него, фокусируется как раз за счет зеркала, но оно параболической формы. Обычное плоское зеркало излучение не фокусирует. Но оказалось, что это можно изменить, причем крайне простым способом», — говорит руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.

«Заставить» плоское зеркало фокусировать свет можно с помощью микроразмерной частицы из диэлектрического материала, например, стекла.

«В экспериментах мы использовали частицы прямоугольной формы, но в целом форма непринципиальна. Когда свет падает на эту частицу, отраженное излучение фокусируется в виде фотонной струи. Собственно, мы и получаем фокусировку. Сейчас нам удалось это подтвердить экспериментально», — поясняет Игорь Минин.

По словам ученого, на практике этот подтвержденный эффект упрощает использование плоских зеркал для фокусировки.

«Нам не нужно менять форму зеркала, да и весь процесс фокусировки крайне прост: нам нужны только зеркало, частица диэлектрика и источник излучения. При этом важно, что мы можем использовать зеркало очень маленького размера, сделать в тех же параметрах искривленное зеркало гораздо проблематичнее. Поэтому его можно использовать в миниатюрных устройствах и за счет простой формы его легко совмещать с другими элементами. Это преимущества не только по сравнению с искривленными зеркалами, но и другими методами фокусировки», — говорит профессор.

В дальнейшем исследователи планируют продолжить работу и провести исследования по использованию этого эффекта, например, для манипуляции наночастицами и передачи оптической информации.

Добавим, исследование проводится в сотрудничестве с учеными из Национального университета Ян-Мин (Тайвань), Каталонского института исследований и углубленных исследований (ICREA) Университета Барселоны и Политехнического университета Каталонии и Томского государственного университета.

Пресс-служба Томского политехнического университета

Иллюстрация: экспериментальная визуализация эффекта фокусировки «плоским фокусирующим зеркалом».