امواج صوتی در هوا پالس های لیزری شدید را منحرف می کند - دنیای فیزیک

امواج اولتراسوند در هوا برای دستکاری پرتوهای لیزری قدرتمند مورد استفاده قرار گرفته است - در اولین مورد ادعا شده توسط محققان در آلمان. توری آکوستو-اپتیک براگ تیم می تواند به راه های جدید و مفیدی برای دستکاری نور منجر شود.

از تشخیص امواج گرانشی تا ساخت نیمه هادی، بسیاری از علم و فناوری مدرن بر کنترل دقیق نور لیزر متکی است.

کریستوف هیل در توضیح می‌دهد: «عناصر نوری مانند گریتینگ‌ها، لنزها یا تعدیل‌کننده‌ها همیشه اجزای اصلی دستگاه‌های نوری از جمله لیزر، میکروسکوپ و ساعت‌های اتمی را تشکیل می‌دهند که باعث پیشرفت‌های بسیاری در زمینه‌های مختلف علمی شده‌اند.» DESY، که این تحقیق را رهبری کرد.

با این حال، تقاضا برای توان بالاتر، پالس‌های کوتاه‌تر و کنترل دقیق‌تر بر ویژگی‌های نور لیزر، حتی پیشرفته‌ترین عناصر نوری را فراتر از محدودیت‌هایشان سوق می‌دهد. امروزه، محققان مجبورند روش‌های خود را برای جلوگیری از آسیب ناشی از نور به اجزای نوری و کاهش جذب ناخواسته و اثرات غیرخطی که کیفیت نور لیزر را کاهش می‌دهند، تطبیق دهند.

دستکاری تراکم

اکنون هیل و همکارانش رویکرد جدیدی را برای کنترل نور اتخاذ کرده‌اند که نویدبخش جلوگیری از برخی مشکلات مرتبط با اجزای نوری معمولی است. تکنیک آنها شامل دستکاری چگالی هوا در مقیاس های طولی همتراز با طول موج نور است.

هیل توضیح می‌دهد: «ما از میدان‌های فراصوت بسیار شدید برای کنترل و هدایت پرتوهای لیزر تحت یک زاویه کوچک مستقیماً در هوای محیط، با استفاده از اصل مدولاسیون آکوستو-اپتیک استفاده می‌کنیم.»

در آزمایش خود، محققان یک مبدل اولتراسوند را در مقابل یک بازتابنده صدای مسطح نصب کردند. این یک موج اولتراسوند ایستاده با فشار بالا در شکاف هوا ایجاد می کند - موجی که دارای تغییرات شدید و دوره ای در چگالی هوا است. شاخص شکست هوا با چگالی افزایش می یابد، بنابراین موج ایستاده به عنوان یک توری براگ عمل می کند که می تواند نور را با استفاده از پراش نوری منحرف کند. در حالی که این تکنیک برای ایجاد توری در محیط های جامد مانند شیشه استفاده می شود، تیم می گوید که این اولین بار است که با استفاده از هوا انجام می شود.

برای استفاده از توری خود، هیل و همکارانش یک جفت آینه رو به رو عمود بر موج اولتراسوند ایستاده قرار دادند. یک پرتو نور وارد دستگاه می شود و قبل از خروج از دستگاه بارها به عقب و جلو منعکس می شود. این مسافتی را که نور از طریق گریتینگ براگ طی می کند افزایش می دهد و اثر پراش را افزایش می دهد.

هندلینگ با قدرت بالا

این تیم دریافت که حدود 50 درصد از نور فرودی منحرف شده و بقیه منتقل شده است - با حفظ کیفیت نور لیزر فرودی. این تیم می‌گوید که شبیه‌سازی‌های عددی نشان می‌دهد که این درصد می‌تواند در آینده به میزان قابل توجهی افزایش یابد. علاوه بر این، گریتینگ می‌تواند پالس‌های لیزری گیگاواتی را تحمل کند که حدود هزار برابر شدیدتر از حد بالایی دستگاه‌هایی است که از مدولاسیون آکوستو-اپتیکی مواد جامد استفاده می‌کنند.

یانیک شرودل، عضو تیم، که دانشجوی دکترا در DESY است، توضیح می‌دهد: «رویکرد ما دور زدن محدودیت‌هایی را که رسانه‌های جامد معمولاً تحمیل می‌کنند فراهم می‌کند: از جمله مرتبه‌های پراکندگی کمتر، قدرت‌های اوج بالاتر، و دامنه‌های طول موج وسیع‌تر».

بر اساس این نتایج، این تیم مجموعه متنوعی از کاربردهای آینده را برای گریتینگ نوری آکوستیک براگ پیش‌بینی می‌کند. شرودل می‌گوید: «روش ما مسیرهای مستقیمی را برای تعدیل‌کننده‌های دامنه و فاز نوری جدید، سوئیچ‌ها، تقسیم‌کننده‌های پرتو و بسیاری عناصر دیگر فراهم می‌کند که مستقیماً با استفاده از گریتینگ‌های مبتنی بر گاز پیاده‌سازی می‌شوند.»

این تیم همچنین مشتاقانه منتظر توسعه سایر فناوری های جدید برای دستکاری نور است. شرودل ادامه می دهد: «علاوه بر این، عناصر نوری پیشرفته تری نیز قابل تحقق هستند. این می‌تواند جهت‌های جدید هیجان‌انگیزی را برای اپتیک‌های فوق سریع و سایر زمینه‌هایی که با محدودیت‌هایی در توان نوری و پوشش طیفی مواجه هستند، فعال کند.

گریتینگ آکوستو-اپتیک براگ در شرح داده شده است طبیعت فوتونیک.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/sound-waves-in-air-deflect-intense-laser-pulses/