Российские физики показали андерсоновскою локализацию света во времени в волоконных системах

Одна из концепций квантовой механики — феномен андерсоновской локализации волновой функции в случайном потенциале. В 1958 году американский физик Филип Андерсон предложил теоретическую концепцию, согласно которой в результате многократного когерентного рассеяния электронов, проходящих через кристалл с присутствием случайного беспорядка в кристаллической решетке, и интерференции рассеянных волн, возможна локализация волновой функции электронов. За теорию локализации Андерсон получил в 1977 Нобелевскую премию по физике. В последнее время андерсоновская локализация активно изучается на примере оптических систем. Локализация света была экспериментально продемонстрирована в объемных фоторефрактивных материалах, в которых индуцирована случайная спекл-решетка, в наборах дискретных волноводов со случайным изменением показателя преломления. Существование андерсоновской локализации ведет к принципиальной возможности передачи света без искажений через оптически рассеивающие среды. В своей работе исследователи Новосибирского университета перешли от традиционной реализации случайного потенциала в пространстве (что осуществляется внесением случайных вариаций показателя преломления в оптическую среду) и, как следствие, к локализации света в пространстве, к системе, в которой эволюция световых импульсов вариации потенциала и локализация происходят во времени. В качестве модельной экспериментальной системы использовалось два связанных волоконных кольца немного отличающейся длины. В одно из колец запускается импульс света. За счет разницы оптических длин пути в разных кольцах после каждого обхода системы происходит разделение когерентных импульсов. Таким образом формируется дискретная последовательность импульсов, общая длительность которой линейно растет со временем (с количеством обходов резонатора, см. рисунок). Ситуация, однако, кардинально изменяется после введения эффективного случайного потенциала, зависящего от времени. С помощью электрооптического модулятора оказывается возможным задавать каждому импульсу в последовательности свою случайную фазу. В этом случае, вместо удлинения последовательности импульсов наблюдается стабилизация количества импульсов в цепочке — аналог андерсоновской локализации света во времени, сообщается в пресс-релизе вуза. Результаты исследований могут найти потенциальные применения для контроля последовательности световых импульсов при их распространении по длинным волоконным системам. Статья опубликована в журнале Scientific Reports. Ранее международная команда ученых с участием аспирантки физфака МГУ разработала новый метод для исследования быстропротекающих процессов без разрушения образцов.