Gelombang suara di udara membelokkan gelombang laser yang kuat – Dunia Fisika

Gelombang ultrasonik di udara telah digunakan untuk memanipulasi sinar laser yang kuat – yang pertama kali diklaim oleh para peneliti di Jerman. Kisi Bragg akustik-optik tim dapat menghasilkan cara baru dan berguna untuk memanipulasi cahaya.

Dari deteksi gelombang gravitasi hingga fabrikasi semikonduktor, sebagian besar ilmu pengetahuan dan teknologi modern bergantung pada pengendalian sinar laser yang tepat.

“Elemen optik seperti kisi-kisi, lensa, atau modulator selalu menjadi bahan dasar di balik perangkat optik termasuk laser, mikroskop, dan jam atom, yang memungkinkan banyak terobosan di berbagai bidang ilmiah,” jelas Christoph Heyl di DESY, yang memimpin penelitian.

Namun, tuntutan akan daya yang lebih tinggi, pulsa yang lebih pendek, dan kontrol yang lebih ketat terhadap sifat sinar laser mendorong elemen optik paling canggih sekalipun melampaui batasnya. Saat ini, para peneliti harus mengadaptasi metode mereka untuk menghindari kerusakan yang disebabkan oleh cahaya pada komponen optik, dan mengurangi penyerapan yang tidak diinginkan dan efek nonlinier yang menurunkan kualitas sinar laser.

Manipulasi kepadatan

Kini Heyl dan rekannya telah mengambil pendekatan baru untuk mengendalikan cahaya yang menjanjikan untuk menghindari beberapa masalah yang terkait dengan komponen optik konvensional. Teknik mereka melibatkan manipulasi kepadatan udara pada skala panjang yang setara dengan panjang gelombang cahaya.

“Kami menggunakan medan ultrasonik yang sangat intens untuk mengontrol dan mengarahkan sinar laser pada sudut kecil langsung di udara sekitar, menggunakan prinsip modulasi akustik-optik,” jelas Heyl.

Dalam percobaannya, para peneliti memasang transduser ultrasonik di seberang reflektor suara datar. Hal ini menghasilkan gelombang ultrasonik berdiri bertekanan tinggi di celah udara – gelombang yang menampilkan variasi kepadatan udara yang tajam dan berkala. Indeks bias udara meningkat seiring dengan kepadatan, sehingga gelombang berdiri bertindak sebagai kisi Bragg yang dapat membelokkan cahaya menggunakan difraksi optik. Meskipun teknik ini digunakan untuk membuat kisi-kisi pada media padat seperti kaca, tim mengatakan ini adalah pertama kalinya dilakukan dengan menggunakan udara.

Untuk menggunakan kisi-kisi tersebut, Heyl dan rekannya menempatkan sepasang cermin yang menghadap tegak lurus terhadap gelombang ultrasonik berdiri. Seberkas cahaya masuk ke dalam perangkat dan dipantulkan bolak-balik berkali-kali sebelum keluar dari perangkat. Hal ini meningkatkan jarak perjalanan cahaya melalui kisi Bragg, sehingga meningkatkan efek difraksi.

Penanganan berdaya tinggi

Tim menemukan bahwa sekitar 50% cahaya yang datang dibelokkan dan sisanya ditransmisikan – dengan kualitas sinar laser yang datang tetap terjaga. Tim tersebut mengatakan bahwa simulasi numerik menunjukkan bahwa persentase ini dapat meningkat secara signifikan di masa depan. Terlebih lagi, kisi-kisi tersebut dapat menangani pulsa laser gigawatt yang sekitar seribu kali lebih kuat daripada batas atas perangkat yang menggunakan modulasi akustik-optik bahan padat.

Detektor ultrasonik kecil menghasilkan pencitraan resolusi super

“Pendekatan kami memberikan jalan pintas terhadap batasan yang biasanya diterapkan pada media padat: termasuk urutan besarnya dispersi yang lebih rendah, kekuatan puncak yang lebih tinggi, dan rentang panjang gelombang yang lebih luas,” jelas anggota tim Yannick Schrödel, yang merupakan mahasiswa PhD di DESY.

Berdasarkan hasil ini, tim memperkirakan beragam aplikasi masa depan untuk kisi Bragg optik akustik mereka. “Metode kami menyediakan rute langsung ke amplitudo optik baru dan modulator fase, sakelar, pemecah sinar, dan banyak lagi elemen lainnya, yang diimplementasikan secara langsung menggunakan kisi-kisi berbasis gas,” kata Schrödel.

Tim juga menantikan pengembangan teknologi baru lainnya untuk memanipulasi cahaya. “Selain itu, elemen optik yang lebih canggih dapat direalisasikan,” lanjut Schrödel. “Hal ini dapat memberikan arah baru yang menarik untuk optik ultracepat, dan bidang lain yang menghadapi keterbatasan dalam daya optik dan cakupan spektral.”

Kisi Bragg akustik-optik dijelaskan dalam Nature Photonics.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/sound-waves-in-air-deflect-intense-laser-pulses/