Fiziki v Avstriji in Izraelu pravijo, da so razvili "anti-laser" ali "koherentni popoln absorber", ki lahko kateremu koli materialu omogoči, da absorbira vso svetlobo iz širokega spektra kotov. Naprava, ki temelji na nizu ogledal in leč, ujame vhodno svetlobo v votlino in jo prisili, da kroži, tako da večkrat zadene absorbcijski medij, dokler se popolnoma ne absorbira. To ima potencial za izboljšanje različnih tehnik pridobivanja svetlobe, dostave energije, nadzora svetlobe in slikanja.
Absorpcija svetlobe je pomembna v številnih naravnih procesih, od vida do fotosinteze, pa tudi v fizikalnih in inženirskih aplikacijah, kot so sončni paneli in fotodetektorji. Tehnike za izboljšanje absorpcije svetlobe, da bi povečali učinkovitost in občutljivost tehnologij, ki temeljijo na svetlobi, so zelo iskane, vendar je to lahko izziv.
Stefan Rotter, teoretični fizik na TU Dunaj, pojasnjuje, da je svetlobo enostavno ujeti in absorbirati z obsežnim trdnim predmetom, kot je na primer debel črn volnen jopič. Toda večina tehničnih aplikacij uporablja tanke plasti materiala. Medtem ko ti tanki materiali absorbirajo nekaj svetlobe, veliki deli le-te preidejo skozi.
Eden od razlogov, zakaj imajo sove in druge nočne živali tako dober nočni vid, je ta, da imajo za mrežnico plast odsevnega tkiva, imenovano tapetum lucidum. Vsaka svetloba, ki gre skozi tanko mrežnico, ne da bi bila absorbirana, se odbije nazaj in ima drugo priložnost, da jo ujame. Da bi še izboljšali tak sistem, bi lahko dodali še eno odsevno površino pred mrežnico. Svetloba bi se nato odbijala naprej in nazaj med obema ogledaloma in večkrat prešla skozi površino, ki absorbira svetlobo. A ni tako preprosto.
Da bi taka naprava delovala, sprednje ogledalo ne more biti popolnoma odsevno. Biti mora delno prozoren, da lahko svetloba sploh vstopi v sistem. Toda potem, ko se svetloba odbija med obema ogledaloma, se bo del svetlobe izgubil skozi delno prozorno ogledalo. Ko so raziskovalci poskušali ponoviti takšne nastavitve, so ugotovili, da delujejo le za določene vzorce svetlobe. Medtem ko se določeni načini svetlobe ujamejo in vedno znova zadenejo absorpcijsko površino, druga svetloba, ki na primer vstopi v napravo pod drugačnim vpadnim kotom ali ima drugačno valovno dolžino, uide.
Zdaj Rotter in njegovi kolegi, tudi iz Hebrejska univerza v Jeruzalemu, so dokazali, da je mogoče ustvariti veliko učinkovitejšo svetlobno past, če sta dve leči nameščeni med obe ogledali.
Leče so zasnovane tako, da usmerjajo svetlobo, tako da vedno zadene isto mesto na ogledalu. Učinek motenj, ki ga to ustvari, preprečuje uhajanje svetlobe skozi delno prozorno sprednje ogledalo. Namesto tega postane ujet v sistemu.
"V praksi naša zasnova ujame vhodno svetlobo v votlino in jo prisili, da kroži v votlini, pri čemer znova in znova zadene vzorec, ki slabo absorbira, dokler ni popolnoma absorbiran, vsi odboji pa so koherentno in destruktivno odpravljeni," Rotter pojasnjuje za Svet fizike. Opisuje sistem, ki deluje kot laser v obratni smeri. "Namesto da bi lasersko ojačitveno sredstvo pretvarjalo električno energijo v koherentno svetlobno sevanje, naš 'časovno obrnjen laser' absorbira koherentno svetlobo in jo pretvarja v toplotno energijo – in verjetno v bližnji prihodnosti v električno energijo."
Sprednje ogledalo v eksperimentalni postavitvi raziskovalcev je imelo odbojnost 70 %, medtem ko je imelo zadnje ogledalo skoraj popolno odbojnost 99.9 %. Za medij za absorpcijo svetlobe so uporabili tanek kos zatemnjenega stekla z absorpcijo okoli 15 % – skozenj prehaja okoli 85 % svetlobe. Ugotovili so, da njihova naprava omogoča, da barvno steklo absorbira več kot 94 % vse svetlobe, ki vstopi v sistem.
Antirefleksni premaz omogoča popolno prepustnost svetlobe
Raziskovalci so uporabili tudi številne tehnike za ustvarjanje hitro spreminjajočih se, kompleksnih in naključnih svetlobnih polj. Tudi s temi dinamičnimi variacijami v viru svetlobe je njihov koherentni popolni absorber še vedno omogočal skoraj popolno absorpcijo, trdijo.
Rotter pripoveduje Svet fizike da ima njihova naprava potencial v številnih aplikacijah, zlasti pri zbiranju in prenosu optične energije. Na primer, pravi, da bi ga bilo mogoče uporabiti za polnjenje baterij drona z velike razdalje z uporabo laserskega žarka.
Raziskovalci opisujejo svoje delo v Znanost.
