Simulação da propagação da luz em um meio com um gradiente de índice de refração induzido ultrassonicamente

A modulação do índice de refração em um meio por estímulos externos permite o controle rápido e reversível da propagação da luz. Essa tecnologia para controlar a luz levou a novas descobertas em uma ampla gama de campos de pesquisa, desde a física até as ciências da vida, e desempenhou um papel importante no desenvolvimento de dispositivos fotônicos. Neste artigo, focamos no ultrassom como um estímulo externo e elaboramos um método para controlar o índice de refração de um meio usando ultrassom. Nosso grupo de pesquisa descobriu anteriormente que um grande gradiente de índice de refração (Δn da ordem de 10−2) foi induzido quando a água foi irradiada com ultrassom de alta frequência (na faixa de 100 MHz), alta intensidade (da ordem de MPa). Aqui, relatamos simulações de traçado de raios em um meio com um gradiente de índice de refração induzido por radiação ultrassônica. Um modelo numérico do gradiente de índice de refração foi desenvolvido com base nos dados experimentais, e simulações de traçado de raios foram realizadas usando a equação de Euler–Lagrange. Os resultados das simulações de traçado de raios estavam numericamente próximos aos perfis do feixe de laser observados no experimento quando o feixe de laser incidiu sobre o meio com gradiente de índice de refração.