ضد لیزر جذب نور تقریباً کامل را امکان پذیر می کند

فیزیکدانان در اتریش و اسرائیل می گویند که یک «ضد لیزر» یا «جاذب کامل منسجم» ساخته اند که می تواند هر ماده ای را قادر سازد تا نور را از طیف وسیعی از زوایای جذب کند. این دستگاه که در اطراف مجموعه ای از آینه ها و عدسی ها قرار دارد، نور ورودی را در داخل یک حفره به دام می اندازد و آن را به گردش وادار می کند تا بارها و بارها به محیط جذب کننده برخورد کند تا زمانی که کاملا جذب شود. این پتانسیل بهبود برداشت نور، تحویل انرژی، کنترل نور و تکنیک های تصویربرداری را دارد.

جذب نور در بسیاری از فرآیندهای طبیعی، از بینایی گرفته تا فتوسنتز، و همچنین در کاربردهای فیزیک و مهندسی مانند پنل‌های خورشیدی و آشکارسازهای نوری مهم است. تکنیک‌هایی برای افزایش جذب نور به منظور افزایش کارایی و حساسیت فناوری‌های مبتنی بر نور بسیار مورد توجه است، اما این می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.

استفان روتر، یک فیزیکدان نظری در TU وین، توضیح می دهد که به عنوان مثال، به دام انداختن و جذب نور با یک جسم جامد حجیم، مانند یک جامپر پشمی سیاه و سفید، آسان است. اما بیشتر کاربردهای فنی از لایه های نازکی از مواد استفاده می کنند. در حالی که این مواد نازک مقداری نور را جذب می کنند، بخش های بزرگی از آن عبور می کند.

یکی از دلایلی که جغدها و دیگر جانوران شب‌زی چنین دید خوبی در شب دارند این است که لایه‌ای از بافت بازتابنده به نام tapetum lucidum در پشت شبکیه خود دارند. هر نوری که بدون جذب از شبکیه نازک عبور می کند، پس زده می شود و شانس دوم برای گرفتن دارد. برای بهبود بیشتر چنین سیستمی می‌توانید سطح بازتابنده دیگری در جلوی شبکیه اضافه کنید. سپس نور بین دو آینه به عقب و جلو می‌چرخد و چندین بار از سطح جذب‌کننده نور عبور می‌کند. اما به این سادگی هم نیست.

برای اینکه چنین وسیله ای کار کند، آینه جلو نمی تواند کاملا منعکس کننده باشد. باید تا حدی شفاف باشد تا نور بتواند در وهله اول وارد سیستم شود. اما با جهش نور بین دو آینه، مقداری از آن از طریق آینه نیمه شفاف از بین می رود. هنگامی که محققان سعی کردند چنین تنظیماتی را تکرار کنند، دریافتند که آنها فقط برای الگوهای خاصی از نور کار می کنند. در حالی که حالت‌های خاصی از نور به دام می‌افتند و به طور مکرر به سطح جذب‌کننده برخورد می‌کنند، نور دیگری، به عنوان مثال که با زاویه تابش متفاوت وارد دستگاه می‌شود یا طول موج متفاوتی دارد، فرار می‌کند.

در حال حاضر راتر و همکارانش، همچنین از دانشگاه عبری اورشلیم، نشان داده اند که اگر دو عدسی بین دو آینه قرار گیرند، می توان تله نور بسیار کارآمدتری ایجاد کرد.

لنزها برای هدایت نور طراحی شده اند تا همیشه به همان نقطه روی آینه برخورد کند. اثر تداخلی که این کار ایجاد می کند مانع از خروج نور از آینه جلویی نیمه شفاف می شود. در عوض، در سیستم گرفتار می شود.

روتر توضیح می‌دهد: «در عمل، طراحی ما نور ورودی را در داخل یک حفره به دام می‌اندازد و آن را وادار می‌کند تا در یک حفره به گردش درآید، بارها و بارها به نمونه ضعیف‌جذب ضربه می‌زند تا کاملا جذب شود، و همه بازتاب‌ها به طور منسجم به طور مخرب از بین می‌روند.» دنیای فیزیک. او این سیستم را مانند لیزر به صورت معکوس توصیف می کند. "لیزر معکوس زمان" ما به جای اینکه یک واسطه لیزر انرژی الکتریکی را به تابش نور منسجم تبدیل کند، نور منسجم را جذب کرده و آن را به انرژی حرارتی و احتمالاً در آینده نزدیک به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

آینه جلو در مجموعه آزمایشی محققان دارای بازتاب 70٪ بود در حالی که آینه عقب دارای بازتاب تقریباً کامل 99.9٪ بود. برای محیط جذب نور، از یک تکه شیشه رنگی نازک با جذب حدود 15 درصد استفاده کردند - حدود 85 درصد نور از آن عبور می کند. آنها دریافتند که دستگاه آنها شیشه رنگی را قادر می سازد تا بیش از 94 درصد از کل نوری را که وارد سیستم می شود جذب کند.

محققان همچنین از تعدادی تکنیک برای ایجاد میدان های نوری با تغییر سریع، پیچیده و تصادفی استفاده کردند. آنها ادعا می کنند که حتی با وجود این تغییرات دینامیکی در منبع نور، جاذب کامل منسجم آنها همچنان جذب تقریباً کامل را فعال می کند.

روتر می گوید دنیای فیزیک که دستگاه آنها دارای پتانسیل در طیف گسترده ای از کاربردها، به ویژه در مورد برداشت و انتقال انرژی نوری است. به عنوان مثال، او می گوید که ممکن است بتوان از آن برای شارژ باتری های یک پهپاد از فواصل دور با استفاده از پرتو لیزر استفاده کرد.

محققان کار خود را در علم.