Ученые отклоняют лазерные лучи с помощью воздуха и звука

Ученые разработали новый метод отклонения лазерных лучей с использованием только воздуха. По данным исследования, опубликованного в журнале Nature Photonics, невидимая дифракционная решетка, созданная из воздуха, не только устойчива к повреждениям от лазерного излучения, но и сохраняет первоначальное качество луча.

Инновационная техника основана на использовании звуковых волн для модулирования воздуха в области прохождения лазерного луча. "Мы создали оптическую решетку с помощью акустических волн плотности", - рассказывает главный автор Yannick Schrödel из DESY и Helmholtz Institute Jena.

Специальные динамики позволяют ученым создавать в воздухе узор из областей разной плотности, формируя полосатую решетку. Такой узор действует как оптическая решетка, меняя направление лазерного луча, аналогично тому, как изменения плотности воздуха в атмосфере Земли изгибают свет.

По словам Schrödel, такой метод дифракции позволяет гораздо точнее контролировать лазерный свет, чем изгибание в атмосфере Земли.

В первых лабораторных тестах удалось перенаправить сильный инфракрасный лазерный импульс с эффективностью 50%. Модели предсказывают возможность достижения более высоких показателей в будущем.

Ученые видят огромный потенциал данной техники в области высокопроизводительной оптики. В экспериментах они использовали инфракрасные лазерные импульсы мощностью 20 гигаватт. Лазеры такой и более высокой мощности применяются, например, в обработке материалов, исследовании термоядерного синтеза и новейших ускорителях частиц.

"На таком уровне мощности материальные свойства зеркал и линз существенно ограничивают их применение", - говорит руководитель проекта Christoph Heyl. - "В отличие от этого, нам удалось отклонить лазерные лучи, сохраняя их качество, без контакта".

Принцип акустического управления лазерным светом в газах может быть расширен и на другие оптические элементы, такие как линзы и волноводы.

В заключении Heyl добавил, что современная оптика почти полностью основана на взаимодействии света с твердым веществом. "Наш подход открывает совершенно новое направление".