Световой фонарь для нескольких ручьёв: объединение оптических потоков экспресс

Оригинал: "First demonstration of a multimode-to-multimode photonic lantern for astronomy"
arXiv:2608.18912v1 · 2026-08-19 · CC BY 4.0 · 1 мин
Свет из нескольких толстых волокон собирается в одно без потерь.

Свет в оптоволокне подобен ручью: он распространяется внутри стеклянной нити, удерживаемый полным внутренним отражением, и не выходит за её пределы. Толстое волокно, обладая большим числом мод, пропускает множество таких «ручейков» одновременно; тонкое — лишь одну моду. Астрономам часто необходимо перераспределить свет из толстого многомодового волокна в несколько тонких, чтобы затем разложить его по спектру. Для этого уже давно применяется устройство, называемое световым фонарём: оно плавно, без потерь на рассеяние, переводит свет из одного толстого волокна в пучок тонких.

Теперь инженеры создали фонарь, работающий в обратном направлении. Они взяли несколько толстых волокон и соединили их в одно толстое. Свет из всех волокон сливается в единый поток, подобно тому, как несколько ручьёв, впадая, образуют реку. Потери при этом составляют менее десяти процентов — почти весь свет достигает выходного конца. Устройство было собрано и испытано на различных длинах волн, и его характеристики оказались стабильны во всём проверенном диапазоне.

Раньше свет из нескольких волокон нельзя было просто слить в одно: потоки интерферировали и создавали взаимные помехи, подобно людям, толкающимся в узком коридоре. Новый фонарь ведёт их плавно, без «толкотни», сохраняя когерентность и минимизируя потери.

Зачем это нужно? Большие телескопы собирают свет с обширной площади, но передать его в анализирующие приборы — сложная задача. Новый фонарь позволяет объединять свет от нескольких сегментов зеркала без значительных потерь и без сложной юстировки. Это шаг к созданию телескопов, которые не требуют идеально однородного светового пучка на входе — а значит, их проще строить и обслуживать.

Свет в оптоволокне может пройти сотни километров и потерять меньше одного процента энергии — как если бы фонарик светил сквозь окно толщиной с гору.

Световые фонари вдохновляют писателей-фантастов: в романе «Свет далёких звёзд» такие устройства соединяют корабли в единую сеть.

Учёные
Michael FaradayHendrik LorentzWillebrord Snellius
Понятия
датчик света интегральный спектрометр многоканальная астрономия лазерный интерферометр радиоинтерферометр эффективность фотонов VLBI оптоэлектронный прибор изобретение лазера интеграция квантовой фотоники фотоэлектронный умножитель светодиод светоделитель нанофотонное устройство модулятор кремниевый фотоумножитель линза волоконная оптика фотодетектор оптический фильтр