Ilman ääniaallot ohjaavat voimakkaita laserpulsseja – Physics World

Ilmassa olevia ultraääniaaltoja on käytetty tehokkaiden lasersäteiden manipuloimiseen – Saksan tutkijat väittävät ensimmäisenä. Ryhmän akusto-optinen Bragg-ritilä voi johtaa uusiin ja hyödyllisiin tapoihin manipuloida valoa.

Gravitaatioaaltojen havaitsemisesta puolijohteiden valmistukseen suuri osa nykyaikaisesta tieteestä ja teknologiasta perustuu laservalon tarkkaan hallintaan.

"Optiset elementit, kuten ritilät, linssit tai modulaattorit, ovat aina muodostaneet perusainekset optisten laitteiden, kuten lasereiden, mikroskooppien ja atomikellojen takana, mikä on mahdollistanut monia läpimurtoja eri tieteenaloilla", selittää Christoph Heyl. DESY, joka johti tutkimusta.

Vaatimukset korkeammalle teholle, lyhyemmille pulsseille ja laservalon ominaisuuksien tiukemmalle hallitukselle ajavat kuitenkin edistyneimmätkin optiset elementit yli rajojen. Nykyään tutkijoiden on mukautettava menetelmiään välttääkseen valon aiheuttamat vauriot optisille komponenteille ja lieventääkseen ei-toivottua absorptiota ja epälineaarisia vaikutuksia, jotka heikentävät laservalon laatua.

Tiheyden manipulointi

Nyt Heyl ja kollegat ovat ottaneet uudenlaisen lähestymistavan valon hallintaan, mikä lupaa välttää jotkin perinteisiin optisiin komponentteihin liittyvät ongelmat. Niiden tekniikkaan kuuluu ilman tiheyden manipulointi pituusasteikoissa valon aallonpituuden kanssa.

"Käytämme erittäin voimakkaita ultraäänikenttiä lasersäteiden ohjaamiseen ja ohjaamiseen pienessä kulmassa suoraan ympäröivässä ilmassa käyttämällä akusto-optisen modulaation periaatetta", Heyl selittää.

Kokeessaan tutkijat asensivat ultraäänianturin tasomaista ääniheijastinta vastapäätä. Tämä muodostaa korkeapaineisen seisovan ultraääniaallon ilmarakoon – aallon, jossa on teräviä, säännöllisiä vaihteluita ilman tiheydessä. Ilman taitekerroin kasvaa tiheyden kasvaessa, joten seisova aalto toimii Bragg-hilana, joka voi ohjata valoa optisen diffraktion avulla. Vaikka tätä tekniikkaa käytetään ritilöiden luomiseen kiinteisiin materiaaleihin, kuten lasiin, tiimi sanoo, että tämä on ensimmäinen kerta, kun se on tehty ilmalla.

Käyttääkseen ritilää Heyl ja kollegat asettivat parin vastakkain päin olevaa peiliä kohtisuoraan seisovan ultraääniaallon suhteen. Valonsäde tulee laitteeseen ja heijastuu edestakaisin monta kertaa ennen kuin se poistuu laitteesta. Tämä lisää etäisyyttä, jonka valo kulkee Bragg-hilan läpi, mikä parantaa diffraktiovaikutusta.

Suuritehoinen käsittely

Tiimi havaitsi, että noin 50 % tulevasta valosta taittui ja loput läpäisivät – tulevan laservalon laatu säilyi. Ryhmä sanoo, että numeeriset simulaatiot viittaavat siihen, että tätä prosenttiosuutta voitaisiin lisätä merkittävästi tulevaisuudessa. Lisäksi hila pystyy käsittelemään gigawatin laserpulsseja, jotka ovat noin tuhat kertaa voimakkaampia kuin kiinteiden materiaalien akusto-optista modulaatiota käyttävien laitteiden yläraja.

Pieni ultraäänitunnistin mahdollistaa huipputarkkuuden

"Meidän lähestymistapamme tarjoaa ohituksen rajoituksille, joita kiinteä media yleensä asettaa: mukaan lukien suuruusluokkaa pienempi hajonta, korkeammat huipputehot ja laajemmat aallonpituusalueet", selittää tiimin jäsen Yannick Schrödel, joka on tohtoriopiskelija DESYssä.

Näiden tulosten perusteella tiimi ennustaa erilaisia ​​tulevaisuuden sovelluksia akustiselle optiselle Bragg-hilalle. "Menetelmämme tarjoaa suoria reittejä uusiin optisiin amplitudi- ja vaihemodulaattoreihin, kytkimiin, säteenjakajiin ja moniin muihin elementteihin, jotka on toteutettu suoraan kaasupohjaisilla ritiloilla", Schrödel sanoo.

Tiimi odottaa myös muiden uusien valonkäsittelyteknologioiden kehittämistä. "Lisäksi edistyneempiä optisia elementtejä voitaisiin toteuttaa", Schrödel jatkaa. "Tämä voisi tarjota jännittäviä uusia ohjeita erittäin nopealle optiikalle ja muille aloille, joilla on rajoituksia optisessa tehossa ja spektrin peitossa."

Akusto-optinen Bragg-ritilä on kuvattu kohdassa Luonto Fotoniikka.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/sound-waves-in-air-deflect-intense-laser-pulses/