Ученые Томского политехнического университета вместе с исследователями из Национального университета Ян Мин Цзяо Дун (Тайвань) предложили простой способ управлять и перемещать фотонную струю — лучом света, фокусирующимся в очень маленькой локальной области. На эффекте фотонной струи построена работа мощных современных микроскопов. Простой способ перемещения струи по глубине в перспективе может помочь ускорить и упростить работу с микроскопами, увеличить глубину резкости, не потеряв в качестве сканирования.

Результаты экспериментальных данных опубликованы в журнале Optics Letters (IF: 3,776; Q1).

«В конструкции современных мощных оптических микроскопов — наноскопов с разрешением до 200 нанометров — есть маленькие сферы из стекла. Сфера фокусирует излучение, при этом сама находится в фокусе линзы. За счет этого и происходит многократное увеличение. Но представьте, чтобы разглядеть новую область объекта по его глубине, сейчас двигают подставку с самим объектом. Это снижает качество исследования и занимает время. Мы предложили перемещать саму фотонную струю с помощью двух металлических экранов — тонких пластин из алюминия», — говорит Олег Минин, профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ, руководитель проекта.

Эксперименты проводились не со сферой, а с кубом из диэлектрического полимера. Его размер всего четыре микрометра. Авторы статьи отмечают, что полученные результаты также применимы к сфере.

«Пластины размещались по бокам куба. При перемещении этих металлических экранов смещалась и фотонная струя. При этом мы зафиксировали, что длина и ширина генерируемых фотонных струй уменьшились почти вдвое при наличии экрана, что в перспективе позволит в процессе работы микроскопа изменять как его разрешение, так и положение фокуса. А разрешение фотонной струи увеличилось в 1,2 раза. Кроме того, меняя ширину пластин, можно динамически изменять фокусное расстояние струи, то есть проводить сканирование областью фокусировки по глубине, рассматривать объекты в третьем измерении», — поясняет ученый.

Во время экспериментов пластины перемещали вручную. В дальнейшем, по словам ученых, этот процесс можно автоматизировать.

«Это крайне простое решение. Из-за низкой стоимости этих диэлектрических кубиков они могут использоваться для получения эффекта фотонной струи не только в микроскопах, но и в современных оптических интегральных схемах, оптических переключателях, системах литографии и так далее», — говорит Олег Минин.