ポラリトンは光をコヒーレントにしました

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ポラリトンは光をコヒーレントにしました
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ユングの実験における光の空間コヒーレンスは、ポラリトンを使用して制御できます。このアプローチを使用して、ブラウン大学の物理学者は、完全にインコヒーレントな光を80パーセントの相関に変えることができました。 ScienceAdvancesに掲載された記事。

光ビームの空間コヒーレンスは、波面のさまざまなポイントで波の位相がどの程度異なるかを示す量です。コヒーレンスは、光線が2つのスリットのある不透明なスクリーンを通過し、無限遠(または別のスクリーン)で干渉パターンを形成するYoungのスキームを使用して測定できます。異なるスリットを通過する光の位相がどれほど異なるかに応じて、干渉縞の可視性は異なります-より良いほど、ビームの空間コヒーレンスは高くなります。新しい作品では、科学者たちはユングの計画を修正し、光のコヒーレンスを変える方法を学びました。

これを行うために、彼らは不透明なスクリーンとして薄い(約200ナノメートル)銀箔を取りました。入射波の磁場の作用下で、各スリットの近くにポラリトンが形成され、反対側のスリットに向かって移動します。これはスリットを通過する光のコヒーレンスに寄与することがわかり、スリット間の距離と入射放射線の波長を変えることで調整できます。また、光の偏光を変えることで、ポラリトンの形成を制御することができます。

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実験セットアップ図

物理学者の金属膜は、チタン層で事前にコーティングされたガラス表面に銀を堆積させることによって得られました。ホイルのスリットの幅は15ナノメートルで、それらの間の距離は0.5から9.525ミクロンまで変化しました。科学者たちは合計で362個の二重スリット干渉計を作成し、同時に実験に参加しました。入射放射線の空間コヒーレンスは、キセノンランプのエンコーダーに対する傾斜角を変更することによって調整されました(いわゆるケーラー照明)。

この研究の主な結果は、スリット間の距離または入射放射線の波長を変更することにより、科学者は光のコヒーレンスを大幅に変更し、完全にインコヒーレントな光を相関光に80%変換することです。その結果、干渉パターンは、調査したすべての波長で明確に区別できるようになりました。

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干渉パターンと波長。上段の写真は、ポラリトンがない場合、下段の写真は、ポラリトンが形成されている場合に対応しています。入射放射線のコヒーレンスは左から右に減少します。

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スリット間の距離に応じた干渉パターン。上段の写真は、ポラリトンがない場合、下段の写真は、ポラリトンが形成されている場合に対応しています。入射放射線のコヒーレンスは左から右に減少します。

科学者たちはまた、現象の理論モデルを提案し、スリットを透過した光のコヒーレンスがポラリトンの結合定数と入射放射線の波長にどのように依存するかを発見しました。大まかに言えば、この実験のコヒーレンスは、結果として生じるポラリトンがスリットを「互いに話し合い」、それらを通過する光の位相を調整するという事実のために変化します。

物理学者は以前、ポラリトンを使用して光のコヒーレンスを制御しようとしましたが、これまでのすべての実験では、有意な補正は達成されていません。また、科学者たちは、多数の小さな穴(波長のオーダーのサイズ)を使用してコヒーレント光が得られる材料を開発しました。

量子世界におけるコヒーレンスの役割については、私たちの特別な資料で読むことができます。

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