Νέα ιδέα οπτικής διαμόρφωσης

Νέα ιδέα τουοπτική διαμόρφωση

Το φως ελέγχει το φως

Πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών από τις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά δημοσίευσε μια καινοτόμο μελέτη ανακοινώνοντας ότι απέδειξαν με επιτυχία ότι μια δέσμη λέιζερ μπορεί να παράγει σκιές σαν ένα στερεό αντικείμενο υπό ορισμένες συνθήκες. Αυτή η έρευνα αμφισβητεί την κατανόηση των παραδοσιακών εννοιών σκιάς και ανοίγει νέες δυνατότητες για την τεχνολογία ελέγχου λέιζερ. Το έργο, με τίτλο «Shadow of a laser beam», δημοσιεύτηκε στο έγκριτο περιοδικό Optica. Παραδοσιακά, οι σκιές δημιουργούνται συνήθως από αδιαφανή αντικείμενα που εμποδίζουν την πηγή φωτός και το φως μπορεί συνήθως να περάσει μέσα από άλλες δέσμες χωρίς εμπόδια, χωρίς να παρεμβαίνει μεταξύ τους. Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι υπό ορισμένες συνθήκες, η ίδια η δέσμη λέιζερ μπορεί να λειτουργήσει ως «στερεό αντικείμενο», εμποδίζοντας μια άλλη δέσμη φωτός και έτσι ρίχνοντας μια σκιά στο διάστημα. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στην εισαγωγή μιας μη γραμμικής οπτικής διαδικασίας που επιτρέπει σε μια δέσμη φωτός να αλληλεπιδρά με μια άλλη μέσω της εξάρτησης από την ένταση του υλικού, επηρεάζοντας έτσι τη διαδρομή διάδοσής του και δημιουργώντας ένα εφέ σκιάς. Στο πείραμα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια πράσινη ακτίνα λέιζερ υψηλής ισχύος για να περάσει μέσα από έναν ρουμπίνι κρύσταλλο ενώ λάμπει μια μπλε ακτίνα λέιζερ από το πλάι. Όταν το πράσινολέιζερεισέρχεται στο ρουμπίνι, αλλάζει τοπικά την απόκριση του υλικού στο μπλε φως, κάνοντας την πράσινη δέσμη λέιζερ να λειτουργεί σαν ένα στερεό αντικείμενο, εμποδίζοντας το μπλε φως. Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί μια σκοτεινή περιοχή στο μπλε φως, την περιοχή σκιάς της πράσινης δέσμης λέιζερ.

Αυτό το φαινόμενο «σκιάς λέιζερ» είναι το αποτέλεσμα της μη γραμμικής απορρόφησης μέσα στον ρουμπίνι κρύσταλλο. Συγκεκριμένα, το πράσινο λέιζερ ενισχύει την οπτική απορρόφηση του μπλε φωτός, δημιουργώντας μια περιοχή χαμηλότερης φωτεινότητας εντός της φωτισμένης περιοχής, δημιουργώντας μια ορατή σκιά. Αυτή η σκιά όχι μόνο μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα με γυμνό μάτι, αλλά και το σχήμα και η θέση της μπορεί να συνάδει με τη θέση και το σχήμα της δέσμης λέιζερ, πληρώντας όλες τις συνθήκες της παραδοσιακής σκιάς. Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε μια εις βάθος μελέτη αυτού του φαινομένου και μέτρησε την αντίθεση των σκιών, η οποία έδειξε ότι η μέγιστη αντίθεση των σκιών έφτασε περίπου το 22%, παρόμοια με την αντίθεση των σκιών που ρίχνουν τα δέντρα στον ήλιο. Καθιερώνοντας ένα θεωρητικό μοντέλο, οι ερευνητές επαλήθευσαν ότι το μοντέλο μπορεί να προβλέψει με ακρίβεια την αλλαγή της αντίθεσης σκιάς, η οποία θέτει τα θεμέλια για περαιτέρω εφαρμογή της τεχνολογίας. Από τεχνική άποψη, αυτή η ανακάλυψη έχει πιθανές εφαρμογές. Με τον έλεγχο της έντασης μετάδοσης μιας δέσμης λέιζερ στην άλλη, αυτή η τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε οπτική μεταγωγή, έλεγχο φωτός ακριβείας και υψηλή ισχύμετάδοση λέιζερ(οπτική μετάδοση). Αυτή η έρευνα παρέχει μια νέα κατεύθυνση για τη διερεύνηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ φωτός και φωτός και αναμένεται να προωθήσει την περαιτέρω ανάπτυξη τουοπτική τεχνολογία.