Cường độ tính toán của vòng xoáy cho một nguồn giống như một điểm. Tín dụng hình ảnh: Grover Swartzlander. Nhấn vào đây để phóng to
Một số người nói rằng tôi nghiên cứu về bóng tối, không phải quang học, đó là trò đùa của Grover Swartzlander.
Nhưng nó là một loại bóng tối cho phép các nhà thiên văn nhìn thấy ánh sáng.
Swartzlander, phó giáo sư tại Đại học Khoa học Quang học thuộc Đại học Arizona, đang phát triển các thiết bị ngăn chặn ánh sáng chói lóa, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu các hành tinh trong các hệ mặt trời gần đó.
Các thiết bị cũng có thể có giá trị đối với kính hiển vi quang học và được sử dụng để bảo vệ máy ảnh và hệ thống hình ảnh khỏi bị lóa.
Cốt lõi của công nghệ này là mặt nạ xoáy quang học - một con chip thủy tinh mỏng, nhỏ, trong suốt, được khắc với một loạt các bước trong một mô hình tương tự như một cầu thang xoắn ốc.
Khi ánh sáng chiếu vào mặt nạ chết, nó sẽ chậm lại trong các lớp dày hơn so với lớp mỏng hơn. Cuối cùng, ánh sáng bị phân tách và lệch pha nên một số sóng lệch pha 180 độ với các sóng khác. Ánh sáng quay qua mặt nạ như gió trong cơn bão. Khi nó chạm tới mắt con mắt của bộ phận quang học này, các sóng ánh sáng lệch pha 180 độ sẽ triệt tiêu lẫn nhau, để lại một lõi trung tâm hoàn toàn tối.
Swartzlander nói rằng điều này giống như ánh sáng theo các sợi của bu lông. Cao độ của tia sét quang học - khoảng cách giữa hai luồng liền kề - là rất quan trọng. Anh ấy đã tạo ra một thứ gì đó đặc biệt trong đó độ cao tương ứng với sự thay đổi pha của một bước sóng ánh sáng, anh ấy giải thích. Những gì chúng ta muốn là một mặt nạ về cơ bản cắt mặt phẳng này, hoặc tấm, của ánh sáng tới và cuộn nó lại thành một chùm xoắn ốc liên tục.
Những gì chúng tôi đã tìm thấy gần đây là tuyệt vời từ quan điểm lý thuyết, ông nói thêm.
Về mặt toán học, nó rất đẹp.
Các xoáy quang không phải là một ý tưởng mới, Swartzlander lưu ý. Nhưng đến tận giữa những năm 1990, các nhà khoa học mới có thể nghiên cứu vật lý đằng sau nó. Điều đó khi tiến bộ trong hình ba chiều do máy tính tạo ra và in thạch bản có độ chính xác cao đã thực hiện nghiên cứu như vậy.
Swartzlander và các sinh viên sau đại học của mình, Gregory Foo và David Palacios, đã thu hút sự chú ý của truyền thông gần đây khi Thư Optics Letters xuất bản bài viết của họ về cách sử dụng mặt nạ xoáy quang trên kính viễn vọng mạnh mẽ. Mặt nạ có thể được sử dụng để chặn ánh sáng sao và cho phép các nhà thiên văn học phát hiện trực tiếp ánh sáng từ hành tinh mờ hơn 10 tỷ lần quay quanh ngôi sao.
Điều này có thể được thực hiện với một vortex quang quang. Trong một đoạn truyền thống, một đĩa mờ được sử dụng để chặn ánh sáng sao. Nhưng các nhà thiên văn học đang tìm kiếm các hành tinh mờ gần các ngôi sao sáng có thể sử dụng vành truyền thống vì ánh sáng chói từ ánh sáng sao xung quanh đĩa che khuất ánh sáng phản chiếu từ hành tinh.
Bất kỳ lượng nhỏ ánh sáng nhiễu xạ nào từ ngôi sao vẫn sẽ lấn át tín hiệu từ hành tinh này, theo ông Swartzlander giải thích. Nhưng nếu vòng xoắn của mặt nạ xoáy trùng khớp chính xác với tâm của ngôi sao, thì mặt nạ tạo ra một lỗ đen nơi không có ánh sáng tán xạ, và bạn sẽ thấy bất kỳ hành tinh nào ở bên cạnh.
Nhóm UA, bao gồm Eric Christensen từ Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh UA, đã trình diễn một vòng xoáy quang nguyên mẫu trên kính viễn vọng Núi Lemmon Đài quan sát 60 inch của Steward hai năm trước. Họ không thể tìm kiếm các hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta bởi vì kính viễn vọng 60 inch được trang bị hệ thống quang học thích nghi điều chỉnh sự nhiễu loạn của khí quyển.
Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đã chụp ảnh Sao Thổ và các vành đai của nó để chứng minh mức độ dễ dàng sử dụng mặt nạ như vậy với hệ thống camera hiện có của kính viễn vọng. Một bức ảnh từ bài kiểm tra đang trực tuyến tại trang web Swartzlander, http://www.u.arizona.edu/~gput.
Các vành của quang học có thể có giá trị đối với các kính viễn vọng không gian trong tương lai, như Công cụ tìm kiếm hành tinh trên mặt đất của NASA (TPF) và nhiệm vụ của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, Darwin, Swartzlander lưu ý. Nhiệm vụ TPF sẽ sử dụng các kính viễn vọng dựa trên không gian để đo kích thước, nhiệt độ và vị trí của các hành tinh nhỏ như Trái đất trong các khu vực có thể ở được của các hệ mặt trời xa xôi.
Swartzlander cho biết, chúng tôi đang xin tài trợ để tạo ra một mặt nạ tốt hơn - thực sự quảng cáo điều này để có được chất lượng quang học tốt hơn, Swartzlander nói. Bây giờ chúng ta có thể chứng minh điều này trong phòng thí nghiệm về chùm tia laser, nhưng chúng ta cần một mặt nạ thực sự chất lượng tốt để đến gần hơn với những gì mà LỚN cần cho một chiếc kính thiên văn.
Thách thức lớn đang phát triển một cách khắc mặt nạ để có được một lượng lớn chất béo của ánh sáng, làm cốt lõi, ông nói.
Swartzlander và các sinh viên tốt nghiệp của mình đang thực hiện các mô phỏng số để xác định cao độ phù hợp cho mặt nạ xoắn ốc ở bước sóng quang mong muốn. Swartzlander đã nộp bằng sáng chế cho một mặt nạ bao phủ nhiều hơn một bước sóng, hoặc màu sắc của ánh sáng.
Văn phòng Nghiên cứu Quân đội Hoa Kỳ và Quỹ đề xuất 301 của Tiểu bang Arizona hỗ trợ nghiên cứu này.
Văn phòng Nghiên cứu Quân đội tài trợ cho nghiên cứu khoa học quang học cơ bản, mặc dù công việc của Swartzlander cũng có các ứng dụng phòng thủ thực tế.
Mặt nạ xoáy quang cũng có thể được sử dụng trong kính hiển vi để tăng cường độ tương phản giữa các mô sinh học.
Nguồn gốc: Bản tin UA
