За първи път изследователи успешно са използвали въздух, за да отклонят лазер!

Наскоро изследователи от Германския изследователски център за електронен синхротрон (DESY) обявиха, че вече са в състояние да отклоняват лазерните лъчи с помощта на невидима решетъчна система, направена от въздух. Оптичната система е описана като направена от ултразвук и няма да бъде повредена от лазера (все пак това е само въздух), нито ще влоши качеството на лъча.
Екипът е кандидатствал за патент за този нов метод и свързана статия е публикувана в списанието Nature Photonics. Той включва използването на специален високоговорител, който позволява създаването на въздушни шарки с различна плътност. Докато масата остава постоянна, устройството в момента е само 50 процента ефективно, но екипът вярва, че тези аспекти могат да бъдат допълнително усъвършенствани в бъдеще.
Яник Шредел, първият автор на гореспоменатата изследователска статия и докторант в DESY и института Helmholtz в Йена, каза в изявление, че са произвели оптична решетка, базирана на вълни на акустична плътност.
Иновативната техника използва звукови вълни от 140 децибела (еквивалентни на нивото на звука на реактивен двигател на няколко метра), но в ултразвуковия диапазон, така че да не се чуват от човешкото ухо. Тези звукови вълни образуват слоеве с различна плътност. Работата е вдъхновена от това как светлината се огъва от земната атмосфера, докато преминава през слоеве с различна плътност.
„Въпреки това, отклоняването на светлина през дифракционна решетка позволява по-прецизен контрол на лазера, отколкото отклонението в земната атмосфера.“ Шрьодел обясни, че свойствата на решетката се влияят от честотата и интензитета на звуковите вълни.
В своите експерименти изследователите са използвали инфрачервени лазерни импулси с пикова мощност от 20 GW - което е еквивалентно на около 2 милиарда светодиода или количеството енергия, необходимо за изпращане на 16,5 Droning коли обратно в бъдещето. Благодарение на своите мощностни характеристики, такива лазери могат да се използват, наред с други неща, за обработка на материали.
„В този диапазон на мощност материалните свойства на огледалата, лещите и призмите значително ограничават тяхната употреба и тази оптика лесно се поврежда на практика от силни лазерни лъчи.“ Кристоф Хейл, ръководител на проекта, също от DESY и Helmholtz Institute, добавя: „В допълнение, качеството на лазерния лъч също е засегнато. За разлика от това, ние успяхме да отклоним лазерния лъч по начин, който запазва качеството без контакт ."
Изследователите на DESY споменаха, че за изследването са необходими екстремни нива на звук. Въпреки че първоначално екстремните нива на звука изглеждаха технически непостижими, те в крайна сметка намериха решение с подкрепата на изследователите от Техническия университет в Дармщат и компанията Inoson. Екипът на DESY сега успешно комбинира технологията с обикновения въздух, за да създаде подходящи приложения.
Сега екипът е успял да създаде решетъчна система, но те вярват, че ще използват и други газове, за да приложат към други дължини на вълната или да произведат други оптични свойства, оптични структури - като лещи и вълноводи. И може дори да е възможно да се използват различни газове за взаимодействие с различни видове лазери.
„Потенциалът за безконтактно управление на светлината и другите приложения, за които може да бъде разширен, в момента е само на нивото на въображението“, казва Хейл, добавяйки, че „съвременната оптика е почти изцяло базирана на взаимодействието на светлината с твърда материя. Нашият подход отваря изцяло нова посока."