Наука 4 мая 2023

Из разреженного воздуха создали оптоволокно для мощных лазеров

Далее

Исследователи продемонстрировали непрерывно работающее оптическое волокно из разреженного воздуха, которое подойдет для передачи сверхмощных лазерных лучей.

Инженеры из Университета Мэриленда использовали разреженный воздух в качестве оптического «кабеля» для передачи сверхмощных лазерных лучей. Масштабирование технологии позволит обеспечить непрерывную передачу воздушных волн на километры и более дальние расстояния с помощью существующей лазерной технологии и доступной мощности установки.

Наиболее распространенные оптические волокна представляют собой стеклянные нити, которые плотно удерживают свет на больших расстояниях. Но такие структуры плохо подходят для направления сверхмощных лазерных лучей: они повреждают повреждения стекло и приводят к рассеянию энергии из волокна. 

Инженеры продемонстрировали метод оптического наведения, который использует вспомогательные ультракороткие лазерные импульсы для создания волоконно-оптических волноводов в самом воздухе. Эти короткие импульсы образуют кольцо высокоинтенсивных световых структур, называемых «нитями», которые нагревают молекулы воздуха, образуя расширенное кольцо с низкой плотностью, окружающее центральную невозмущенную область.

В исследовании, опубликованном в январе этого года, физики показали, что с помощью этого метода можно формировать волноводы длиной 50 м, которые существуют в течение десятков миллисекунд, пока не рассеются из-за охлаждения окружающим воздухом. В новом исследовании они модифицировали технологию, чтобы поддерживать непрерывное существование оптического воздушного волновода.

Лазерный луч, распространяющийся в воздухе (слева), и передаваемый по оптическому воздушному волноводу, созданному лазером с частотой 10 Гц (в центре) и 1 000 Гц (справа). Изображение: University of Maryland

В предыдущем эксперименте исследователи использовали лазер, который испускал импульс каждые 100 мс (частота — 10 Гц). В новом исследовании ученые увеличили частоту импульсов до 1000 Гц. Это формирует воздушный волновод, поддерживающийся за счет нагрева, который происходит быстрее, чем окружающий воздух может его охладить. В результате получается непрерывно работающее оптоволокно, которое может направлять инжектированный непрерывный лазерный луч. Исследователи отмечают, что технологию легко масштабировать для передачи сигнала на расстояние 1 км и более.

Используя воздух в качестве волокна можно управлять очень высокими средними мощностями лазерного излучения, добавляют авторы работы. Его можно использовать для сбора дистанционных оптических сигналов, обнаружения загрязнений и радиоактивных источников. При этом такой волновод не требует предварительного прокладывания кабеля в определенном направлении, а может быть «развернут» в любом направлении.


Читать далее:

Ученые впервые увидели, как звезда пожирает планету: это, в итоге, ждет и Землю

Две суперземли нашли на краю обитаемой зоны: на одной из них комфортная температура

Ученые исследовали умирающий мозг и рассказали, что обнаружили