Havadaki ses dalgaları yoğun lazer darbelerini saptırıyor – Fizik Dünyası

Almanya'daki araştırmacılar tarafından ilk kez iddia edilen, havadaki ultrason dalgalarının güçlü lazer ışınlarını manipüle etmek için kullanıldığı iddia edildi. Ekibin akustik-optik Bragg ızgarası, ışığı manipüle etmenin yeni ve kullanışlı yollarına yol açabilir.

Yerçekimi dalgası tespitinden yarı iletken üretimine kadar modern bilim ve teknolojinin çoğu, lazer ışığının hassas kontrolüne dayanır.

Christoph Heyl şöyle açıklıyor: "Izgaralar, mercekler veya modülatörler gibi optik öğeler her zaman lazerler, mikroskoplar ve atom saatleri dahil olmak üzere çeşitli bilimsel alanlarda birçok atılım sağlayan optik cihazların arkasındaki temel bileşenleri oluşturmuştur." DESYaraştırmayı yöneten

Ancak daha yüksek güce, daha kısa darbelere ve lazer ışığının özellikleri üzerinde daha sıkı kontrole yönelik talepler, en gelişmiş optik elemanları bile sınırlarının ötesine zorluyor. Günümüzde araştırmacılar, optik bileşenlerde ışığın neden olduğu hasarı önlemek ve lazer ışığının kalitesini bozan istenmeyen emilimi ve doğrusal olmayan etkileri azaltmak için yöntemlerini uyarlamak zorundalar.

Yoğunluk manipülasyonu

Şimdi Heyl ve meslektaşları, geleneksel optik bileşenlerle ilgili bazı sorunlardan kaçınmayı vaat eden ışığı kontrol etme konusunda yeni bir yaklaşım benimsediler. Teknikleri, havanın yoğunluğunu ışığın dalga boyuna eşit uzunluk ölçeklerinde manipüle etmeyi içeriyor.

Heyl, "Akusto-optik modülasyon ilkesini kullanarak, lazer ışınlarını doğrudan ortam havasında küçük bir açıyla kontrol etmek ve yönlendirmek için oldukça yoğun ultrason alanları kullanıyoruz" diye açıklıyor.

Deneylerinde araştırmacılar, düzlemsel bir ses yansıtıcının karşısına bir ultrason dönüştürücü yerleştirdiler. Bu, hava boşluğunda yüksek basınçlı, sabit bir ultrason dalgası oluşturur; bu dalga, hava yoğunluğunda keskin, periyodik değişikliklere sahiptir. Havanın kırılma indisi yoğunlukla birlikte artar, dolayısıyla duran dalga, optik kırınım kullanarak ışığı saptırabilen bir Bragg ızgarası gibi davranır. Bu teknik, cam gibi katı ortamlarda ızgaralar oluşturmak için kullanılırken ekip, bunun ilk kez hava kullanılarak yapıldığını söylüyor.

Heyl ve meslektaşları, ızgaralarını kullanmak için, duran ultrason dalgasına dik, karşılıklı bakan bir çift ayna yerleştirdiler. Bir ışık huzmesi cihaza girer ve cihazdan çıkmadan önce birçok kez ileri geri yansıtılır. Bu, ışığın Bragg ızgarasından geçtiği mesafeyi artırarak kırınım etkisini artırır.

Yüksek güçlü kullanım

Ekip, gelen ışığın yaklaşık %50'sinin saptırıldığını ve geri kalanının, gelen lazer ışığının kalitesi korunarak iletildiğini buldu. Ekip, sayısal simülasyonların bu oranın gelecekte önemli ölçüde artırılabileceğini gösterdiğini söylüyor. Dahası, ızgara, katı malzemelerin akustik-optik modülasyonunu kullanan cihazların üst sınırından yaklaşık bin kat daha yoğun olan gigawatt'lık lazer darbelerini işleyebiliyor.

DESY'de doktora öğrencisi olan ekip üyesi Yannick Schrödel, "Yaklaşımımız, katı ortamların genellikle dayattığı kısıtlamalara bir geçiş sağlıyor: daha düşük dağılım, daha yüksek tepe güçleri ve daha geniş dalga boyu aralıkları dahil" diye açıklıyor.

Bu sonuçlara dayanarak ekip, akustik optik Bragg ızgaraları için gelecekte çok çeşitli uygulamalar öngörüyor. Schrödel, "Metodumuz, doğrudan gaz bazlı ızgaralar kullanılarak uygulanan yeni optik genlik ve faz modülatörlerine, anahtarlara, ışın ayırıcılara ve daha birçok öğeye doğrudan yollar sağlıyor" diyor.

Ekip ayrıca ışığı manipüle etmeye yönelik diğer yeni teknolojilerin geliştirilmesini de sabırsızlıkla bekliyor. Schrödel şöyle devam ediyor: "Ayrıca daha gelişmiş optik elemanlar da hayata geçirilebilir." "Bu, ultra hızlı optikler ve optik güç ve spektral kapsama alanında sınırlarla karşılaşan diğer alanlar için heyecan verici yeni yönlere olanak sağlayabilir."

Akustik-optik Bragg ızgarası şu şekilde açıklanmaktadır: Doğa Fotonik.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/sound-waves-in-air-deflect-intense-laser-pulses/