For første gang har forskere med suksess brukt luft til å avlede en laser!

Nylig kunngjorde forskere ved det tyske Electron Synchrotron (DESY) Research Center at de nå er i stand til å avlede laserstråler ved å bruke et usynlig gittersystem laget av luft. Det optiske systemet beskrives som laget av ultralyd og vil ikke bli skadet av laseren (det er tross alt bare luft), og det vil heller ikke forringe kvaliteten på strålen.
Teamet har søkt om patent på denne nye metoden, og en relatert artikkel ble publisert i tidsskriftet Nature Photonics. Det innebærer bruk av en spesiell høyttaler, som gjør det mulig å lage luftmønstre med forskjellige tettheter. Mens massen forblir konstant, er enheten for øyeblikket bare 50 prosent effektiv, men teamet tror at disse aspektene kan videreutvikles i fremtiden.
Yannick Schr?del, den første forfatteren av den nevnte forskningsoppgaven og en doktorgradsstudent ved DESY og Helmholtz Institute i Jena, sa i en uttalelse at de har produsert et optisk gitter basert på akustiske tetthetsbølger.
Den innovative teknikken bruker lydbølger på 140 desibel (tilsvarer lydnivået til en jetmotor noen få meter unna), men i ultralydområdet slik at de er uhørbare for det menneskelige øret. Disse lydbølgene danner lag med varierende tetthet. Verket var inspirert av hvordan lys bøyes av jordens atmosfære når det passerer gjennom lag med forskjellige tettheter.
"Men avbøyning av lys gjennom et diffraksjonsgitter gir mer presis kontroll av laseren enn avbøyning i jordens atmosfære." Schr?del forklarte at egenskapene til gitteret påvirkes av lydbølgenes frekvens og intensitet.
I sine eksperimenter brukte forskerne infrarøde laserpulser med en toppeffekt på 20 GW – som tilsvarer omtrent 2 milliarder LED-er, eller mengden energi som trengs for å sende 16,5 Droning-biler tilbake til fremtiden. På grunn av deres kraftegenskaper kan slike lasere blant annet brukes til å behandle materialer.
"I dette effektområdet begrenser materialegenskapene til speil, linser og prismer bruken i stor grad, og denne optikken blir lett skadet i praksis av sterke laserstråler." Christoph Heyl, prosjektleder, også fra DESY og Helmholtz Institute, legger til: "I tillegg er kvaliteten på laserstrålen også påvirket. Derimot har vi klart å avlede laserstrålen på en måte som bevarer kvaliteten uten kontakt ."
DESY-forskerne nevnte at ekstreme lydnivåer var nødvendig for studien. Selv om ekstreme lydnivåer i utgangspunktet virket teknisk uoppnåelige, fant de til slutt en løsning med støtte fra forskerne ved det tekniske universitetet i Darmstadt og selskapet Inoson. DESY-teamet har nå vellykket kombinert teknologien med vanlig luft for å produsere relevante applikasjoner.
Nå har teamet klart å lage et gittersystem, men de tror de også vil bruke andre gasser til å påføre andre bølgelengder, eller til å produsere andre optiske egenskaper, optiske strukturer – som linser og bølgeledere. Og det kan til og med være mulig å bruke forskjellige gasser for å samhandle med forskjellige typer lasere.
"Potensialet for berøringsfri kontroll av lys, og de andre bruksområdene det kan utvides til, er foreløpig bare på fantasinivå," sier Heyl, og legger til at "moderne optikk er nesten utelukkende basert på samspillet mellom lys med fast materie. Vår tilnærming åpner en helt ny retning."