Управление распространением лучей света высокой интенсивности, проходящими сквозь воздух или другую прозрачную среду, является достаточно сложной задачей, сильно затрудненной эффектами затухания и рассеивания света. Но ученые из Франции и Греции создали новый тип лучей света, получивших название кольцевых лучей Эйри (ring-Airy beam), которые при распространении самофокусируются и превращаются в высокоинтенсивные световые "пули", способные преодолевать без рассеивания и затухания большие расстояния. Четкие границы, малая длительность и высокая интенсивность этих световых пакетов позволит их практическое использование в самых различных областях, начиная от лазерной микромеханической обработки материалов и заканчивая научным оборудованием, в котором требуются сверхкороткие импульсы лазерного света.

Луч Эйри - это особый тип луча света, который изгибается по параболе и изменяет свою форму по мере его распространения. Это название такие лучи получили от понятия "интеграла Эйри", определенного в 1938 году ученым-физиком сэром Джорджем Бидделем Эйри (Sir George Biddell Airy) для объяснения некоторых явлений при распространении света в однородных или разнородных средах.

В 2011 году ученые, некоторые из которых вошли в состав нынешней научной группы, экспериментально получили лучи Эйри в форме кольца. Распространяясь в линейном режиме, такой луч фокусируется в острый конус, что делает такие лучи идеальным кандидатом для реализации технологий лазерных измерений. В своих новых исследованиях ученые изучали процессы, происходящие при распространении кольцевых лучей Эйри в среде с нелинейными оптическими свойствами. Полученные при этом эффекты оказались намного разнообразнее и интереснее, нежели при распространении лучей в линейной оптической среде. Ученые обнаружили, что кольцевой луч Эйри самофокусируется в световую "пулю", которая практически не рассеивается ни с пройденным расстоянием, ни с течением времени ее существования, как это происходит с гауссовскими лучами, которые вырабатывают обычные лазеры.

Помимо этого, увеличение выходной мощности лазера, влекущее за собой увеличение интенсивности луча света, не приводит к смещению оси центра кольцевого луча Эйри, что достаточно часто происходит с обычными лучами. Используя некоторые теоретические расчеты, исследователи даже оказались способны предсказать точное положение центра кольцевого луча Эйри для каждого определенного уровня мощности лазера, что впоследствии было подтверждено экспериментальным путем.

Невероятно тонкая фокусировка, высокая интенсивность и другие необычные свойства получившихся у ученых из кольцевых лучей Эйри световых "пуль" позволяет без особых трудов реализовать высокоточные методы управления распространением таких лучей, то, чего совершенно невозможно добиться с использование обычных гауссовских лучей. Как уже говорилось выше, такие возможности являются идеальными вариантами для решения множества практических задач, к примеру, лазерной терапии, обработки материалов и для создания оптических вычислительных устройств, оперирующих импульсами света, длительностью в аттосекунды времени.