Fizycy z Austrii i Izraela twierdzą, że opracowali „antylaser” lub „koherentny doskonały pochłaniacz”, który umożliwia pochłanianie przez dowolny materiał całego światła z szerokiego zakresu kątów. Urządzenie, oparte na zestawie luster i soczewek, zatrzymuje wpadające światło do wnęki i zmusza je do cyrkulacji, tak aby wielokrotnie uderzało w ośrodek pochłaniający, aż do całkowitego wchłonięcia. Ma to potencjał do poprawy różnych technik zbierania światła, dostarczania energii, kontroli światła i technik obrazowania.
Absorpcja światła jest ważna w wielu procesach naturalnych, od widzenia po fotosyntezę, a także w zastosowaniach fizycznych i inżynieryjnych, takich jak panele słoneczne i fotodetektory. Techniki zwiększające absorpcję światła w celu zwiększenia wydajności i czułości technologii opartych na świetle są bardzo poszukiwane, ale może to być trudne.
Stefana Rottera, fizyk teoretyk w Uniwersytet Techniczny w Wiedniu, wyjaśnia, że łatwo jest uwięzić i pochłonąć światło za pomocą nieporęcznego, solidnego przedmiotu, takiego jak na przykład gruby czarny wełniany sweter. Ale większość zastosowań technicznych wykorzystuje cienkie warstwy materiału. Podczas gdy te cienkie materiały pochłaniają część światła, duża jego część przechodzi przez nie.
Jednym z powodów, dla których sowy i inne zwierzęta nocne mają tak dobre widzenie w nocy, jest to, że za siatkówką mają warstwę odblaskowej tkanki, zwaną tapetum lucidum. Każde światło, które przechodzi przez cienką siatkówkę bez wchłonięcia, zostaje odbite i ma drugą szansę na wychwycenie. Aby jeszcze bardziej udoskonalić taki system, można dodać kolejną powierzchnię odbijającą przed siatkówką. Światło odbijałoby się wtedy tam iz powrotem między dwoma zwierciadłami, wielokrotnie przechodząc przez powierzchnię pochłaniającą światło. Ale to nie jest takie proste.
Aby takie urządzenie działało, przednie lusterko nie może idealnie odbijać światła. Musi być częściowo przezroczysty, aby światło mogło dostać się do systemu w pierwszej kolejności. Ale wtedy, gdy światło odbija się między dwoma lustrami, część z nich zostanie utracona przez częściowo przezroczyste lustro. Kiedy naukowcy próbowali odtworzyć takie konfiguracje, odkryli, że działają one tylko dla określonych wzorców światła. Podczas gdy niektóre rodzaje światła zostają uwięzione, wielokrotnie uderzając w powierzchnię pochłaniającą, inne światło, na przykład wpadające do urządzenia pod innym kątem padania lub mające inną długość fali, ucieka.
Teraz Rotter i jego koledzy, także z Hebrajski Uniwersytet w Jerozolimie, wykazali, że można stworzyć znacznie wydajniejszą pułapkę świetlną, jeśli dwie soczewki zostaną umieszczone pomiędzy dwoma zwierciadłami.
Soczewki są zaprojektowane tak, aby kierować światło tak, aby zawsze padało w to samo miejsce na lustrach. Tworzony przez to efekt interferencji zapobiega ucieczce światła przez częściowo przezroczyste lusterko przednie. Zamiast tego zostaje uwięziony w systemie.
„W praktyce nasz projekt zatrzymuje wpadające światło do wnęki i zmusza je do cyrkulacji we wnęce, raz za razem uderzając w słabo absorbującą próbkę, aż zostanie doskonale wchłonięte, a wszystkie odbicia zostaną spójnie i destrukcyjnie wyeliminowane” — wyjaśnia Rotter. Świat Fizyki. Opisuje system jako działający jak laser w odwrotnej kolejności. „Zamiast mieć laserowe medium wzmacniające, które przekształca energię elektryczną w spójne promieniowanie świetlne, nasz„ laser odwrócony w czasie ”pochłania spójne światło i przekształca je w energię cieplną – a być może w niedalekiej przyszłości w energię elektryczną”.
Przednie lusterko w eksperymentalnej konfiguracji naukowców miało współczynnik odbicia na poziomie 70%, podczas gdy lusterko wsteczne miało prawie idealny współczynnik odbicia na poziomie 99.9%. Jako medium pochłaniające światło użyli cienkiego kawałka barwionego szkła o absorpcji około 15% – przechodzi przez niego około 85% światła. Odkryli, że ich urządzenie umożliwiło kolorowemu szkłu pochłonięcie ponad 94% całego światła, które dostało się do systemu.
Powłoka antyrefleksyjna zapewnia doskonałą przepuszczalność światła
Naukowcy wykorzystali również szereg technik do stworzenia szybko zmieniających się, złożonych i losowych pól świetlnych. Twierdzą, że nawet przy tych dynamicznych zmianach w źródle światła ich spójny doskonały pochłaniacz nadal umożliwiał niemal doskonałe pochłanianie.
Rotter opowiada Świat Fizyki że ich urządzenie ma potencjał w szerokim zakresie zastosowań, szczególnie w zakresie zbierania i przesyłania energii optycznej. Na przykład mówi, że możliwe byłoby użycie go do ładowania akumulatorów drona z dużej odległości za pomocą wiązki laserowej.
Naukowcy opisują swoją pracę w nauka.
