Itävallan ja Israelin fyysikot sanovat kehittäneensä "antilaserin" tai "koherentin täydellisen absorboijan", jonka avulla mikä tahansa materiaali voi absorboida kaiken valon useista eri kulmista. Peileihin ja linsseihin perustuva laite vangitsee tulevan valon onteloon ja pakottaa sen kiertämään niin, että se osuu absorboivaan väliaineeseen toistuvasti, kunnes se imeytyy kokonaan. Tällä on potentiaalia parantaa erilaisia valonkorjuu-, energianjakelu-, valonsäätö- ja kuvantamistekniikoita.
Valon absorptio on tärkeää monissa luonnollisissa prosesseissa, aina näkökyvystä fotosynteesiin, sekä fysiikan ja tekniikan sovelluksissa, kuten aurinkopaneeleissa ja valoilmaisimissa. Tekniikat valon absorption parantamiseksi valopohjaisten tekniikoiden tehokkuuden ja herkkyyden lisäämiseksi ovat erittäin kysyttyjä, mutta tämä voi olla haastavaa.
Stefan Rotter, teoreettinen fyysikko osoitteessa Wienin teknillinen yliopisto, selittää, että valoa on helppo vangita ja imeä isolla kiinteällä esineellä, kuten esimerkiksi paksulla mustalla villapaidalla. Mutta useimmat tekniset sovellukset käyttävät ohuita materiaalikerroksia. Vaikka nämä ohuet materiaalit imevät jonkin verran valoa, suuri osa siitä kulkee läpi.
Yksi syy siihen, miksi pöllöillä ja muilla yöeläimillä on niin hyvä yönäkö, on se, että niiden verkkokalvon takana on kerros heijastavaa kudosta, nimeltään tapetum lucidum. Kaikki ohuen verkkokalvon läpi imeytymättä kulkeva valo pomppaa takaisin ja saa toisen mahdollisuuden jäädä kiinni. Jos haluat parantaa tällaista järjestelmää edelleen, voit lisätä verkkokalvon eteen toisen heijastavan pinnan. Valo pomppii sitten edestakaisin kahden peilin välillä ja kulki valoa absorboivan pinnan läpi useita kertoja. Mutta se ei ole aivan niin yksinkertaista.
Jotta tällainen laite toimisi, etupeili ei voi olla täydellisesti heijastava. Sen on oltava osittain läpinäkyvä, jotta valo pääsee järjestelmään ensiksikin. Mutta sitten kun valo pomppii kahden peilin välissä, osa siitä katoaa osittain läpinäkyvän peilin läpi. Kun tutkijat yrittivät toistaa tällaisia asetuksia, he havaitsivat, että ne toimivat vain tietyissä valokuvioissa. Kun tietyt valomuodot jäävät loukkuun osuessaan toistuvasti absorboivaan pintaan, muu valo, esimerkiksi joka tulee laitteeseen eri tulokulmasta tai jolla on eri aallonpituus, karkaa.
Nyt Rotter ja hänen kollegansa, myös kotoisin Jerusalemin heprealainen yliopisto, ovat osoittaneet, että paljon tehokkaampi valoloukku voidaan luoda, jos kaksi linssiä asetetaan kahden peilin väliin.
Linssit on suunniteltu ohjaamaan valoa niin, että se osuu aina samaan kohtaan peileissä. Tämän luoma häiriövaikutus estää valoa karkaamasta osittain läpinäkyvän etupeilin läpi. Sen sijaan se jää loukkuun järjestelmään.
"Käytännössä suunnittelumme vangitsee tulevan valon ontelon sisään ja pakottaa sen kiertämään ontelossa, osuen heikosti absorboivaan näytteeseen uudestaan ja uudestaan, kunnes se imeytyy täydellisesti ja kaikki heijastukset poistetaan koherentisti tuhoavasti", Rotter selittää. Fysiikan maailma. Hän kuvailee järjestelmää toimivaksi kuin laser käänteisesti. "Sen sijaan, että laservahvistusväline muuttaisi sähköenergiaa koherentiksi valosäteilyksi, "aikakäänteinen laserimme" absorboi koherenttia valoa ja muuntaa sen lämpöenergiaksi – ja mahdollisesti lähitulevaisuudessa sähköenergiaksi.
Etupeilin heijastuskyky oli tutkijoiden kokeellisessa kokoonpanossa 70 %, kun taas takapeilin lähes täydellinen heijastuskyky oli 99.9 %. Valoa absorboivana väliaineena he käyttivät ohutta sävytettyä lasia, jonka absorptio oli noin 15 % – sen läpi kulkee noin 85 % valosta. He havaitsivat, että heidän laitteensa mahdollisti värilasin absorboimisen yli 94 % kaikesta järjestelmään tulevasta valosta.
Heijastamaton pinnoite mahdollistaa täydellisen valon läpäisyn
Tutkijat käyttivät myös useita tekniikoita nopeasti muuttuvien, monimutkaisten ja satunnaisten valokenttien luomiseksi. He väittävät, että jopa näillä valonlähteen dynaamisilla vaihteluilla niiden yhtenäinen täydellinen absorboija mahdollisti silti lähes täydellisen absorption.
Rotter kertoo Fysiikan maailma että heidän laitteellaan on potentiaalia monenlaisiin sovelluksiin, erityisesti optisen energian keräämiseen ja siirtämiseen. Hän sanoo, että sen avulla voisi esimerkiksi olla mahdollista ladata dronin akkuja kaukaa lasersäteen avulla.
Tutkijat kuvaavat työnsä vuonna tiede.
