空气中的声波使强激光脉冲偏转 – 物理世界

德国研究人员首次声称，空气中的超声波已被用来操纵强大的激光束。该团队的声光布拉格光栅可能会带来新的、有用的光操纵方法。

从引力波探测到半导体制造，许多现代科学技术都依赖于激光的精确控制。

“光栅、透镜或调制器等光学元件一直是激光、显微镜和原子钟等光学设备背后的基本成分，这些设备在各个科学领域取得了许多突破，”Christoph Heyl 解释道。 DESY，谁领导了这项研究。

然而，对更高功率、更短脉冲和对激光特性更严格控制的需求正在推动最先进的光学元件超越其极限。如今，研究人员必须调整他们的方法，以避免光对光学元件造成损坏，并减轻不必要的吸收和非线性效应，从而降低激光质量。

密度控制

现在，Heyl 和同事采用了新颖的方法来控制光，有望避免与传统光学元件相关的一些问题。他们的技术涉及在与光波长相当的长度尺度上操纵空气密度。

“我们采用高强度超声波场，利用声光调制原理，直接在环境空气中以小角度控制和重定向激光束，”Heyl 解释道。

在他们的实验中，研究人员在平面声音反射器对面安装了超声波换能器。这会在气隙中形成高压驻超声波，这种波的特点是空气密度发生急剧的周期性变化。空气的折射率随着密度的增加而增加，因此驻波充当布拉格光栅，可以利用光学衍射来偏转光。虽然这种技术用于在玻璃等固体介质中创建光栅，但该团队表示，这是第一次使用空气来完成该技术。

为了使用他们的光栅，海尔和同事放置了一对与驻波垂直的相对的镜子。一束光进入设备并在离开设备之前来回反射多次。这增加了光穿过布拉格光栅的距离，增强了衍射效果。

高功率处理

研究小组发现，大约 50% 的入射光被偏转，其余的被透射，同时入射激光的质量得以保留。该团队表示，数值模拟表明这一百分比在未来可能会显着增加。更重要的是，该光栅可以处理千兆瓦的激光脉冲，其强度比采用固体材料声光调制的设备的上限强约一千倍。

微型超声探测器实现超分辨率成像

“我们的方法绕过了固体介质通常施加的限制：包括降低几个数量级的色散、更高的峰值功率和更宽的波长范围，”团队成员、DESY 博士生 Yannick Schrödel 解释道。

根据这些结果，该团队预测了声学光学布拉格光栅未来的多种应用。 “我们的方法为新型光学幅度和相位调制器、开关、分束器和许多其他元件提供了直接途径，并使用气体光栅直接实现，”施罗德说。

该团队还期待开发其他操纵光的新技术。 “此外，还可以实现更先进的光学元件，”施罗德继续说道。 “这可以为超快光学以及其他面临光功率和光谱覆盖范围限制的领域带来令人兴奋的新方向。”

声光布拉格光栅描述于 自然光子学“.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/sound-waves-in-air-deflect-intense-laser-pulses/