Исследователи из Национального университета Сингапура (National University of Singapore) разработали оптическую установку, создающую «луч темноты», луч особого света, который может сделать микроскопические объекты, находящиеся на значительном удалении от установки, невидимыми для стороннего наблюдателя. И это не что-то из области научной фантастики, такая технология действительно работает.

Луч света лазера, подвергнутый предварительной сложной оптической «обработке» создает области пространства или, как называют их исследователи, «капсулы световой пустоты», внутри которых могут скрываться любые объекты микро- и макроскопических размеров.

Луч темноты, разработанный сингапурскими учеными, возглавляемыми профессором Чао Вон (Chao Wan), реализует технологию невидимости, кардинально отличающуюся от других технологий создания плащей-невидимок на базе сложных материалов, метаматериалов.

Уникальные оптические свойства метаматериалов позволяют преломить падающий на объект свет или излучение другого диапазона таким образом, что эти лучи огибают скрываемый объект, делая его невидимым.

К сожалению, технологии невидимости на базе метаматериалов еще очень далеки от совершенства, они имеют ограничения, связанные с размерами скрываемых объектов и обычно работают в узком диапазоне частот электромагнитных волн.

Рис. 1.

Для того, чтобы создать область невидимости профессор Вон и его коллеги применили совершенно новую методику, которая является первой в своем роде. Как всем известно, если некий объект находится в фокусе оптической системы, его изображение имеет высокую яркость и четкие границы. Но стоит немного сдвинуть фокус системы в какую-нибудь сторону, изображение центра объекта все еще остается ярким и четким, но его границы становятся размытыми. Это явление называют эффектом, точнее функцией точечного рассеивания (point spread function, PSF).

Эта функция имеет весьма характерный график, с центральным высоким пиком, который соответствует четкой и яркой центральной части объекта, и двумя боковыми лепестками по обе стороны центрального пика, которые соответствуют размытой области изображения.

Вышеописанный эффект очень часто используют для получения высокой разрешающей способности (суперразрешения) при съемке различных микро- и макрообъектов. Для этого с помощью специальных методов усиливают центральный пик функции и подавляют ее боковые лепестки.

Сингапурские ученые реализовали метод, являющийся полной противоположностью методу получения суперразрешения.

Специальные оптические линзы полностью подавляют центральный пик PSF-функции, усиливая ее боковые лепестки. Такой подход позволяет получить область пространства, в которой интенсивность света стремится к нулю, а если в пространстве нет света, то ничего из находящегося в этой области не может быть увидено.

Рис. 2.

Система, позволяющая добиться столь удивительного оптического эффекта, достаточно проста. Она состоит из лазера, свет которого проходит сквозь линзу со специальными углублениями, и отражается несколькими зеркалами.

Во время экспериментов с системой ученым успешно удалось скрывать объекты, величиной до 40 микрометров при использовании лазера с длиной волны 630 нм.

Конечно, небольшие размеры объектов и строго определенные длины волн света лазера требуют компромиссов и определяют массу ограничений, но следует помнить, что все это является лишь первым случаем в истории науки, демонстрирующим работоспособность новой технологии невидимости.

Следует заметить, что первые плащи-невидимки на основе метаматериалов имели и имеют сейчас еще больший ряд ограничений, нежели разработанный сингапурскими учеными «луч темноты».

И, вполне вероятно, что

дальнейшее развитие данной технологии позволит создать некое фантастическое «оружие невидимости», которое можно будет навести на произвольный объект и полностью скрыть этот объект от глаз сторонних наблюдателей.