Orientar os lasers para onde eles precisam ir é uma parte fundamental do sistema óptico, e agora os engenheiros da DESY desenvolveram uma maneira de dobrar o feixe de laser sem tocar em nada. Uma grade invisível feita de ar usando princípios acústicos pode desviar a luz.


Impressão artística de uma grade de ar que dobra raios laser/Laboratório de Comunicação Científica da Década da Educação para o Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas (DESY)

Em sistemas ópticos, a luz do laser é normalmente redirecionada através de lentes e espelhos, mas em situações de alta energia, como lasers usados ​​no processamento de materiais, aceleradores de partículas ou pesquisa de energia de fusão, essas peças frágeis podem precisar ser substituídas com frequência.

Christoph Heyl, o principal pesquisador do novo projeto, disse: "Nesta faixa de potência, as propriedades dos materiais de espelhos, lentes e prismas limitam muito seu uso. Em aplicações práticas, esses elementos ópticos podem ser facilmente danificados por poderosos feixes de laser. Além disso, a qualidade do feixe de laser também pode ser afetada. Em contraste, desviamos com sucesso o feixe de laser sem contato, garantindo assim a qualidade do feixe de laser. "

A alternativa da equipe DESY é usar princípios acústicos para esculpir o ar. As ondas sonoras são essencialmente apenas mudanças na pressão do ar, portanto, aumentar o volume alto o suficiente pode criar ondas sonoras poderosas o suficiente para levitar objetos ou, neste caso, manipular a própria luz.

Os pesquisadores usaram um par de alto-falantes ultrassônicos voltados um para o outro para criar bolsas de ar de densidade mais densa ou mais baixa, criando um padrão de grade listrada. Quando um feixe de laser infravermelho passa por esta grade, a eficiência de deflexão da luz excede 50%. A equipe diz que eficiências ainda maiores poderiam ser alcançadas com mais trabalho.

Esses testes envolvem equipamentos bastante potentes – os lasers têm potência de até 20 gigawatts, e os alto-falantes precisam atingir o volume de 140 decibéis, que é o volume de um motor a jato a poucos metros de distância. Mas, felizmente, por se tratar de ultrassom, não pode ser detectado pelo ouvido humano.

A equipe diz que esta técnica poderia servir como uma troca rápida para lasers, e trabalhos futuros poderiam tentar formar outras formas além de grades, incluindo lentes e guias de onda. Além disso, eles não precisam se limitar ao ar comum. "

“Primeiro, testamos nossa tecnologia com ar normal”, disse Haier. “A seguir, também usaremos outros gases para aproveitar outros comprimentos de onda, outras propriedades ópticas e geometrias.”

A pesquisa foi publicada na revista Nature Photonics.