Intensitas dihitung dari coronagraph untuk sumber seperti titik tunggal. Kredit gambar: Grover Swartzlander. klik untuk memperbesar
"Beberapa orang mengatakan bahwa saya belajar kegelapan, bukan optik," canda Grover Swartzlander.
Tapi itu semacam kegelapan yang akan memungkinkan para astronom melihat cahaya.
Swartzlander, seorang profesor di Fakultas Ilmu Optik Universitas Arizona, sedang mengembangkan perangkat yang menghalangi cahaya bintang yang menyilaukan, yang memungkinkan para astronom mempelajari planet-planet di tata surya terdekat.
Perangkat juga terbukti bermanfaat untuk mikroskop optik dan digunakan untuk melindungi kamera dan sistem pencitraan dari silau.
Inti dari teknologi ini adalah "topeng pusaran optik" - sebuah chip kaca tipis, kecil, transparan yang diukir dengan serangkaian langkah-langkah dalam pola yang mirip dengan tangga spiral.
Ketika cahaya mengenai topeng mati, itu lebih lambat di lapisan yang lebih tebal daripada yang lebih tipis. Akhirnya, cahaya terbelah dan fase bergeser sehingga beberapa gelombang 180 derajat keluar dari fase dengan yang lain. Cahaya berputar melalui topeng seperti angin dalam badai. Ketika mencapai "mata" twister optik ini, gelombang cahaya yang 180 derajat dari fase membatalkan satu sama lain, meninggalkan inti pusat yang benar-benar gelap.
Swartzlander mengatakan ini seperti cahaya mengikuti ulir baut. Pitch dari baut "optik" - jarak antara dua benang yang berdekatan - sangat penting. "Kami menciptakan sesuatu yang istimewa di mana pitch harus sesuai dengan perubahan fase satu panjang gelombang cahaya," jelasnya. "Apa yang kita inginkan adalah topeng yang pada dasarnya memotong pesawat ini, atau lembaran, dari cahaya yang masuk dan mengeritingnya menjadi balok heliks terus menerus."
"Apa yang kami temukan baru-baru ini sangat menakjubkan dari sudut pandang teoretis," tambahnya.
"Secara matematis, itu indah."
Vortisitas optik bukanlah ide baru, Swartzlander mencatat. Tetapi baru pada pertengahan 1990-an para ilmuwan dapat mempelajari fisika di baliknya. Saat itulah kemajuan dalam hologram yang dihasilkan komputer dan litografi presisi tinggi memungkinkan penelitian tersebut.
Swartzlander dan mahasiswa pascasarjananya, Gregory Foo dan David Palacios, baru-baru ini menarik perhatian media ketika "Optics Letters" menerbitkan artikel mereka tentang bagaimana topeng vortex optik dapat digunakan pada teleskop yang kuat. Topeng dapat digunakan untuk memblokir cahaya bintang dan memungkinkan para astronom untuk secara langsung mendeteksi cahaya dari planet 10-miliar kali lebih redup yang mengorbit bintang.
Ini dapat dilakukan dengan "coronagraph vortex optik." Dalam coronagraph tradisional, disk buram digunakan untuk memblokir cahaya bintang. Tetapi para astronom yang mencari planet redup di dekat bintang terang tidak dapat menggunakan coronagraph tradisional karena silau dari cahaya bintang menyebar di sekitar cakram yang menutupi cahaya yang dipantulkan dari planet ini.
"Sejumlah kecil cahaya difraksi dari bintang masih akan membanjiri sinyal dari planet ini," Swartzlander menjelaskan. "Tetapi jika spiral topeng vortex bertepatan persis dengan pusat bintang, topeng itu menciptakan lubang hitam di mana tidak ada cahaya yang berserakan, dan Anda akan melihat planet apa pun di samping."
Tim UA, yang juga termasuk Eric Christensen dari UA's Lunar dan Planetary Lab, mendemonstrasikan prototipe coronagraph optikal pada teleskop Mount Lemmon 60-inci Steward Observatory dua tahun lalu. Mereka tidak dapat mencari planet di luar tata surya kita karena teleskop 60 inci tidak dilengkapi dengan optik adaptif yang mengoreksi turbulensi atmosfer.
Sebagai gantinya, tim mengambil gambar Saturnus dan cincinnya untuk menunjukkan betapa mudahnya topeng semacam itu dapat digunakan dengan sistem kamera teleskop yang ada. Sebuah foto dari tes ini online di situs web Swartzlander, http://www.u.arizona.edu/~grovers.
Coronagraph vortex optik dapat bermanfaat bagi teleskop ruang angkasa di masa depan, seperti Terrestrial Planet Finder (TPF) NASA dan misi Darwin dari Badan Antariksa Eropa, Swartzlander mencatat. Misi TPF akan menggunakan teleskop berbasis ruang untuk mengukur ukuran, suhu, dan penempatan planet sekecil Bumi di daerah layak huni dari sistem tata surya yang jauh.
“Kami mengajukan permohonan hibah untuk membuat topeng yang lebih baik - untuk benar-benar meningkatkan hal ini untuk mendapatkan optik berkualitas lebih baik, kata Swartzlander. "Kita dapat menunjukkan ini sekarang di laboratorium untuk sinar laser, tetapi kita membutuhkan topeng yang benar-benar berkualitas untuk lebih dekat dengan apa yang dibutuhkan untuk teleskop."
Tantangan besar adalah mengembangkan cara untuk mengetsa topeng untuk mendapatkan "nol besar lemak cahaya" pada intinya, katanya.
Swartzlander dan mahasiswa pascasarjananya melakukan simulasi numerik untuk menentukan pitch yang tepat untuk masker heliks pada panjang gelombang optik yang diinginkan. Swartzlander telah mengajukan paten untuk topeng yang mencakup lebih dari satu panjang gelombang, atau warna cahaya.
Kantor Penelitian Angkatan Darat AS dan Dana Proposisi 301 Negara Bagian Arizona mendukung penelitian ini.
Kantor Penelitian Angkatan Darat mendanai penelitian ilmu optik dasar, meskipun karya Swartzlander juga memiliki aplikasi pertahanan praktis.
Masker vortex optik juga dapat digunakan dalam mikroskop untuk meningkatkan kontras antara jaringan biologis.
Sumber Asli: Rilis Berita UA
