«Когда пучок света распространяется практически в любой структуре, он расплывается в поперечном направлении. Этот эффект известен как дифракция - и именно он ограничивает разрешение линз, телескопов и других оптических приборов. Разработанная нами фотонная структура позволяет побороть нежелательный эффект дифракции, и, что самое важное, делает это для видимого света», - пояснил руководитель фронтирной лаборатории Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Максим Горлач, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, несколько лет назад физики обнаружили, что наложенные друг на друга листы двумерных материалов, таких как графен, приобретают экзотические свойства, в том числе способность проводить ток без потерь, если их прослойки расположены под определенным «магическим» углом относительно друг друга. В подобной ситуации взаимодействия атомов в соседних слоях начинают оказывать сильное влияние на поведение электронов, что и создает условия для появления экзотических свойств и феноменов.
Российские и чилийские физики выяснили, что схожий эффект и «магический угол» существует и в мире двумерных фотонных материалов. В прошлом ученые уже обнаруживали аналог этого эффекта в одномерных фотонных структурах, однако до настоящего времени исследователям не удавалось доказать его существования в двумерной системе волноводов. Исследователи смогли добиться этого в ходе опытов с созданными ими решетками из волноводов в стекле.
Графическое резюме исследования. Источник: Mazanov et al / Nano Letters, 2025
Подобные структуры, как отмечают исследователи, можно достаточно просто получить, облучая борсиликатное стекло при помощи очень коротких, но мощных импульсов лазерного излучения. Эти вспышки меняют показатель преломления стекла, что позволяет «рисовать» при помощи лазера большое число сложно устроенных волноводов в толще одного и того же образца материала.
Эксперименты с такими структурами показали, что если расположить волноводы под углом примерно в 55 градусов, то перетекание света между ними фактически полностью прекращается. В результате этого свет, направленный в центральную часть набора из волноводов, не расплывается по всей решетке, как это обычно происходит, а локализуется в одной области. Это позволяет применять подобные структуры для управления движением светом через телескопы и другие оптические приборы, подытожили ученые.
