Физики предложили платформу, основанную на метаповерхностях, для придания световым импульсам произвольных характеристик одновременно и в пространстве, и во времени. Ученые продемонстрировали работоспособность своего метода, сгенерировав различные импульсы с экзотическим поведением, например, импульс типа «световая катушка» или импульс, чей орбитальный момент меняется со временем.

Исследование опубликовано в Science Advances.

Для задач современной фотоники недостаточно пространственных и временных свойств, которыми обладают световые импульсы, испускаемые лазерами и светодиодами. По этой причине физикам приходится усложнять свои оптические схемы, внося в них дополнительные, зачастую довольно громоздкие элементы.

Модификация пространственной и временной формы световых импульсов преследует самые разные цели. Так, коррекция волнового фронта повышает разрешающую способность микроскопов, позволяет уместить в одном фотоне несколько бит информации, помогает создавать массивы пинцетов, закручивает свет и так далее. Временная коррекция, в свою очередь, необходима для повышения пиковой интенсивности импульса, эффективного разгона заряженных частиц и даже хранения квантовой информации. В некоторых же задачах требуется одновременная модификация как пространственных, так и временных свойств света, но пока у физиков нет универсальной платформы для таких манипуляций.

Лу Чэнь (Lu Chen) из Национального института стандартов и технологий вместе со своими американскими и китайскими коллегами решили внести свой вклад в этом направлении.