Впервые исследователи успешно использовали воздух для отклонения лазера!

Недавно исследователи из Немецкого исследовательского центра электронного синхротрона (DESY) объявили, что теперь они могут отклонять лазерные лучи с помощью невидимой системы решеток, сделанной из воздуха. Оптическая система описана как изготовленная из ультразвука, и лазер не повредит ее (в конце концов, это всего лишь воздух) и не ухудшит качество луча.
Команда подала заявку на патент на этот новый метод, и соответствующая статья была опубликована в журнале Nature Photonics. Он предполагает использование специального громкоговорителя, позволяющего создавать воздушные узоры разной плотности. Хотя масса остается постоянной, эффективность устройства в настоящее время составляет только 50 процентов, но команда считает, что в будущем эти аспекты могут быть улучшены.
Янник Шредель, первый автор вышеупомянутой исследовательской работы и аспирант DESY и Института Гельмгольца в Йене, заявил в своем заявлении, что они создали оптическую решетку на основе волн акустической плотности.
Инновационный метод использует звуковые волны мощностью 140 децибел (что эквивалентно уровню звука реактивного двигателя на расстоянии нескольких метров), но в ультразвуковом диапазоне, поэтому они неслышимы для человеческого уха. Эти звуковые волны образуют слои различной плотности. Работа была вдохновлена ​​тем, как свет преломляется атмосферой Земли, проходя через слои разной плотности.
«Однако отклонение света через дифракционную решетку позволяет более точно управлять лазером, чем отклонение в атмосфере Земли». Шредель объяснил, что на свойства решетки влияют частота и интенсивность звуковых волн.
В своих экспериментах исследователи использовали инфракрасные лазерные импульсы с пиковой мощностью 20 ГВт — что эквивалентно примерно 2 миллиардам светодиодов или количеству энергии, необходимой для отправки 16,5 дронов-автомобилей обратно в будущее. Благодаря своим мощностным характеристикам такие лазеры могут использоваться, в том числе, для обработки материалов.
«В этом диапазоне мощности свойства материалов зеркал, линз и призм сильно ограничивают их использование, и на практике эта оптика легко повреждается сильными лазерными лучами». Кристоф Хейл, руководитель проекта, также из DESY и Института Гельмгольца, добавляет: «Кроме того, качество лазерного луча также страдает. Напротив, нам удалось отклонить лазерный луч таким образом, чтобы сохранить качество без контакта. ."
Исследователи DESY отметили, что для исследования необходимы экстремальные уровни звука. Хотя изначально экстремальные уровни звука казались технически недостижимыми, в конечном итоге они нашли решение при поддержке исследователей Технического университета Дармштадта и компании Inoson. Команда DESY теперь успешно объединила эту технологию с обычным воздухом для создания соответствующих приложений.
Теперь команде удалось создать систему решеток, но они полагают, что будут также использовать другие газы для воздействия на другие длины волн или для создания других оптических свойств, оптических структур, таких как линзы и волноводы. И, возможно, даже можно будет использовать разные газы для взаимодействия с разными типами лазеров.
«Потенциал бесконтактного управления светом и другие приложения, для которых он может быть расширен, в настоящее время находятся только на уровне воображения», — говорит Хейл, добавляя, что «современная оптика почти полностью основана на взаимодействии света с твердой материей. Наш подход открывает совершенно новое направление».