Choć brzmi to nieintuicyjnie, okazuje się, że powietrze można wykorzystać do odchylenia wiązki laserowej. Mało tego, sposób ten zasadniczo nie ulega zniszczeniu pod wpływem intensywnego światła laserowego i oprócz tego nie prowadzi do obniżenia jakości samej wiązki. Metoda została opisana w artykule opublikowanym w periodyku Nature Photonics.
Jak powietrzem zakrzywić wiązkę laserową?
Fizycy z zespołu kierowanego przez doktoranta Yannicka Schrödela z Instytutu Helmholtza w Jenie postanowili wykorzystać fale dźwiękowe do sterowania powietrzem w punkcie przestrzeni, przez który przechodzi wiązka laserowa.
Emitując za pomocą specjalnych głośników fale dźwiękowe (akustyczne fale gęstości)utworzyły w powietrzu wzór gęstych i rzadszych obszarów powietrza. Tak przygotowana swoista siatka optyczna zadziałała dokładnie tak, jak wszystkie inne ośrodki o różnej gęstości, czyli zaginając przebiegającą przez nie wiązkę laserową.
Czytaj także: Polacy stworzyli laser, jakiego jeszcze nie było. To początek nowej drogi
Co do zasady odchylanie wiązki na siatce dyfrakcyjnej pozwala znacznie lepiej kontrolować wiązkę niż podczas próby odchylania za pomocą atmosfery ziemskiej. W przypadku siatki optycznej o precyzji decyduje głośność fal dźwiękowych.
Wyniki pierwszych testów są obiecujące. Silną wiązkę lasera podczerwonego udało się przekierować w 50 procentach. Wszystko jednak wskazuje na to, że w przyszłości precyzję uda się znacząco poprawić.
Co ciekawe, aby osiągnąć poziom 50 proc., badacze musieli z głośników wyemitować dźwięki o głośności 140 decybeli. Całe szczęście, same fale emitowane były w zakresie ultradźwięków, których nasze uszy nie są w stanie usłyszeć.
To może być bardzo ważne odkrycie w rozwoju wielu dziedzin technologii laserowej. Naukowcy byli w stanie w swoich testach odchylać wiązki lasera podczerwonego o mocy szczytowej nawet 20 gigawatów. Tego typu lasery wykorzystywane są w akceleratorach cząstek, w badaniach nad syntezą termojądrową, czy też przy obróbce materiałów.
Ograniczeniem dla tak silnych laserów są zazwyczaj właściwości innych komponentów układów optycznych, takich jak soczewki, pryzmaty, czy zwierciadła. Wszystkie te komponenty pod wpływem oddziaływania silnego światła ulegają uszkodzeniu. Gdyby jednak udało się je zastąpić… powietrzem, problem teoretycznie mógłby zniknąć.
Czytaj także: Nietypowy laser i nowe zastosowania. Szykuje się rewolucja?
Autorzy opracowania wskazują, że dokładnie w ten sam sposób można nie tylko odchylać wiązki laserowe, ale także zastępować powietrzem soczewki, falowody i inne elementy optyczne.
Na następnym etapie rozwoju tej nowatorskiej technologii badacze chcą sprawdzić skuteczność innych długości fal oraz innych gazów zamiast powietrza.
Tak naprawdę jest to początek zupełnie nowej techniki w optyce. Dotychczas optyka opierała się jedynie na oddziaływaniu światła z materią w stanie stałym. Tymczasem okazało się, że precyzyjnie można sterować światłem za pomocą gazu. Potencjał takiej technologii jest ogromny.
