Направление лазеров туда, куда им нужно, является ключевой частью оптической системы, и теперь инженеры DESY разработали способ изгибать лазерный луч, ничего не касаясь. Невидимая решетка из воздуха, созданная с использованием акустических принципов, может отклонять свет.


Впечатление художника от воздушной решетки, изгибающей лазерные лучи / Лаборатория научных коммуникаций Десятилетия образования в интересах устойчивого развития Организации Объединенных Наций (DESY)

В оптических системах лазерный свет обычно перенаправляется через линзы и зеркала, но в ситуациях с высокой энергией, таких как лазеры, используемые в обработке материалов, ускорителях частиц или исследованиях в области термоядерной энергии, эти хрупкие детали, возможно, придется часто заменять.

Кристоф Хейл, ведущий исследователь нового проекта, сказал: «В этом диапазоне мощностей свойства материалов зеркал, линз и призм сильно ограничивают их использование. В практическом применении эти оптические элементы могут быть легко повреждены мощными лазерными лучами. Кроме того, это также может повлиять на качество лазерного луча. Напротив, мы успешно отклоняли лазерный луч бесконтактно, обеспечивая тем самым качество лазерного луча».

Альтернативой команде DESY является использование акустических принципов для моделирования воздуха. Звуковые волны, по сути, представляют собой просто изменения давления воздуха, поэтому достаточно громкое увеличение громкости может создать звуковые волны, достаточно мощные, чтобы поднимать объекты в воздух или, в данном случае, манипулировать самим светом.

Исследователи использовали пару ультразвуковых динамиков, обращенных друг к другу, чтобы создать карманы с более плотным или более низким воздухом, создавая полосатый решетчатый узор. Когда инфракрасный лазерный луч проходит через эту решетку, эффективность отклонения света превышает 50%. Команда утверждает, что при дальнейшей работе можно будет достичь еще большей эффективности.

В этих испытаниях задействовано довольно мощное оборудование — мощность лазеров достигает 20 гигаватт, а громкость динамиков должна достигать 140 децибел, что соответствует громкости реактивного двигателя на расстоянии нескольких метров. Но, к счастью, поскольку это ультразвук, он не может быть уловлен человеческим ухом.

Команда говорит, что этот метод может послужить быстрым переключением для лазеров, а в будущих работах можно попытаться сформировать формы, отличные от решеток, включая линзы и волноводы. Кроме того, им не нужно ограничиваться обычным воздухом. "

«Сначала мы опробовали нашу технологию на обычном воздухе», — сказал Хайер. «Далее мы также будем использовать другие газы, чтобы воспользоваться преимуществами других длин волн, других оптических свойств и геометрии».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Photonics.