オーストリアとイスラエルの物理学者は、あらゆる材料が幅広い角度からすべての光を吸収できるようにする「アンチレーザー」または「コヒーレント完全吸収体」を開発したと述べています。 このデバイスは、ミラーとレンズのセットに基づいており、入射光をキャビティ内に閉じ込め、完全に吸収されるまで吸収媒体に繰り返し当たるように強制的に循環させます。 これにより、さまざまな集光、エネルギー供給、光制御、およびイメージング技術が改善される可能性があります。
光の吸収は、視覚から光合成に至るまでの多くの自然過程や、太陽電池パネルや光検出器などの物理学および工学的応用において重要です。 光ベースの技術の効率と感度を高めるために、光吸収を強化する技術が非常に求められていますが、これは困難な場合があります。
ステファン・ロッター、理論物理学者 ウィーン工科大学は、たとえば厚い黒い羊毛のジャンパーのようなかさばる固形物で光を閉じ込めて吸収するのは簡単だと説明しています。 しかし、ほとんどの技術的用途では、材料の薄い層が使用されます。 これらの薄い素材は一部の光を吸収しますが、その大部分は透過します。
フクロウやその他の夜行性動物が優れた夜間視力を持っている理由の XNUMX つは、網膜の後ろにタペタム ルーシダムと呼ばれる反射組織の層があるためです。 吸収されずに薄い網膜を通過する光は、跳ね返され、再び捕捉される可能性があります。 このようなシステムをさらに改善するには、網膜の前に別の反射面を追加できます。 次に、光は XNUMX つの鏡の間を行ったり来たりして、光吸収面を何度も通過します。 しかし、それはそれほど単純ではありません。
このようなデバイスが機能するには、フロントミラーが完全に反射するわけではありません。 そもそも光がシステムに入ることができるように、部分的に透明である必要があります。 しかし、光が XNUMX つの鏡の間で跳ね返ると、その一部は部分的に透明な鏡を通して失われます。 研究者がそのような設定を再現しようとしたところ、特定のパターンの光に対してのみ機能することがわかりました。 特定のモードの光がトラップされ、吸収面に繰り返し衝突する一方で、別の入射角や異なる波長でデバイスに入射するなど、他の光は逃げます。
ロッターと彼の同僚も エルサレムのヘブライ大学は、XNUMX つのミラーの間に XNUMX つのレンズを配置すると、はるかに効率的なライト トラップを作成できることを実証しました。
レンズは、常にミラーの同じスポットに光が当たるように光を導くように設計されています。 これが生み出す干渉効果により、部分的に透明なフロントミラーから光が漏れるのを防ぎます。 代わりに、システムに閉じ込められます。
「実際には、私たちの設計は、入射光をキャビティ内に閉じ込め、強制的にキャビティ内を循環させ、完全に吸収されるまで弱く吸収するサンプルに何度も衝突し、すべての反射がコヒーレントに破壊的に除去されます」と Rotter は説明します。 物理学の世界. 彼は、このシステムが逆方向のレーザーのように機能すると説明しています。 「レーザー利得媒体が電気エネルギーをコヒーレント光放射に変換する代わりに、私たちの『時間反転レーザー』はコヒーレント光を吸収して熱エネルギーに変換します。近い将来には電気エネルギーに変換する可能性もあります。」
研究者の実験装置のフロント ミラーの反射率は 70% でしたが、バック ミラーの反射率は 99.9% とほぼ完璧でした。 光を吸収する媒体として、約 15% の光を吸収する薄い着色ガラスを使用しました。光の約 85% が透過します。 彼らは、この装置により、システムに入るすべての光の 94% 以上をカラー ガラスが吸収できることを発見しました。
反射防止コーティングにより、完全な光透過が可能
研究者はまた、多くの技術を使用して、急速に変化する複雑でランダムな光フィールドを作成しました。 光源が動的に変化しても、コヒーレントな完全吸収体がほぼ完全な吸収を可能にしていると彼らは主張している。
ロッターは語る 物理学の世界 彼らのデバイスは、特に光エネルギーの収穫と伝送に関する幅広いアプリケーションで可能性を秘めています。 たとえば、レーザー光線を使って遠くからドローンのバッテリーを充電するのに使用できるかもしれないと彼は言います。
研究者は彼らの仕事を 科学.
