Geluidsgolven in de lucht buigen intense laserpulsen af ​​– Physics World

Ultrageluidsgolven in de lucht zijn gebruikt om krachtige laserstralen te manipuleren – zo beweren onderzoekers in Duitsland voor het eerst. Het akoesto-optische Bragg-rooster van het team zou kunnen leiden tot nieuwe en nuttige manieren om licht te manipuleren.

Van de detectie van zwaartekrachtgolven tot de fabricage van halfgeleiders: een groot deel van de moderne wetenschap en technologie is afhankelijk van de nauwkeurige controle van laserlicht.

“Optische elementen zoals roosters, lenzen of modulators hebben altijd de basisingrediënten gevormd achter optische apparaten, waaronder lasers, microscopen en atoomklokken, die veel doorbraken op verschillende wetenschappelijke gebieden mogelijk hebben gemaakt”, legt Christoph Heyl uit. DESY, die het onderzoek leidde.

De vraag naar meer vermogen, kortere pulsen en strengere controle over de eigenschappen van laserlicht drijven echter zelfs de meest geavanceerde optische elementen tot buiten hun grenzen. Tegenwoordig moeten onderzoekers hun methoden aanpassen om door licht veroorzaakte schade aan optische componenten te voorkomen en ongewenste absorptie en niet-lineaire effecten te beperken die de kwaliteit van laserlicht aantasten.

Manipulatie van dichtheid

Nu hebben Heyl en collega's een nieuwe benadering gekozen voor het regelen van licht, die belooft een aantal van de problemen te vermijden die gepaard gaan met conventionele optische componenten. Hun techniek omvat het manipuleren van de dichtheid van lucht op lengteschalen die vergelijkbaar zijn met de golflengte van licht.

"We gebruiken zeer intense ultrasone velden om laserstralen onder een kleine hoek rechtstreeks in de omgevingslucht te controleren en om te leiden, waarbij we gebruik maken van het principe van akoesto-optische modulatie", legt Heyl uit.

In hun experiment monteerden de onderzoekers een ultrasone transducer tegenover een vlakke geluidsreflector. Hierdoor ontstaat er een staande ultrasone golf onder hoge druk in de luchtspleet – een golf met scherpe, periodieke variaties in de luchtdichtheid. De brekingsindex van lucht neemt toe met de dichtheid, dus de staande golf fungeert als een Bragg-rooster dat licht kan afbuigen met behulp van optische diffractie. Hoewel deze techniek wordt gebruikt om roosters te maken in vaste media zoals glas, zegt het team dat dit de eerste keer is dat dit met lucht wordt gedaan.

Om hun rooster te gebruiken plaatsten Heyl en collega's een paar tegenover elkaar gerichte spiegels loodrecht op de staande ultrasone golf. Een lichtstraal komt het apparaat binnen en wordt vele malen heen en weer gereflecteerd voordat het het apparaat verlaat. Dit vergroot de afstand die het licht door het Bragg-rooster aflegt, waardoor het diffractie-effect wordt versterkt.

Hoog vermogen

Het team ontdekte dat ongeveer 50% van het invallende licht werd afgebogen en de rest werd doorgelaten – waarbij de kwaliteit van het invallende laserlicht behouden bleef. Het team zegt dat numerieke simulaties suggereren dat dit percentage in de toekomst aanzienlijk zou kunnen worden verhoogd. Bovendien kan het rooster gigawatt-laserpulsen verwerken die ongeveer duizend keer intenser zijn dan de bovengrens van apparaten die gebruik maken van de akoesto-optische modulatie van vaste materialen.

Kleine ultrasone detector zorgt voor beeldvorming met superresolutie

“Onze aanpak biedt een omzeiling van de beperkingen die vaste media gewoonlijk opleggen: inclusief ordes van grootte lagere dispersie, hogere piekvermogens en bredere golflengtebereiken”, legt teamlid Yannick Schrödel uit, een promovendus bij DESY.

Op basis van deze resultaten voorspelt het team een ​​breed scala aan toekomstige toepassingen voor hun akoestisch optisch Bragg-rooster. “Onze methode biedt directe routes naar nieuwe optische amplitude- en fasemodulatoren, schakelaars, bundelsplitsers en nog veel meer elementen, direct geïmplementeerd met behulp van op gas gebaseerde roosters”, zegt Schrödel.

Het team kijkt ook uit naar de ontwikkeling van andere nieuwe technologieën voor het manipuleren van licht. “Bovendien zouden meer geavanceerde optische elementen kunnen worden gerealiseerd”, vervolgt Schrödel. “Dit zou opwindende nieuwe richtingen mogelijk kunnen maken voor ultrasnelle optica en andere velden die te maken hebben met beperkingen op het gebied van optisch vermogen en spectrale dekking.”

Het akoesto-optische Bragg-rooster wordt beschreven in Natuur Fotonica.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/sound-waves-in-air-deflect-intense-laser-pulses/