Физики изобрели лазерную установку, которая позволяет лазеру не рассеиваться в тумане
Американским учёным удалось выяснить, можно ли заставить лазерные лучи проходить через густой туман либо окрашенные стены. Они изменили пространственную структуру лазерного импульса. Схема создания подобных лазеров представлена на сайте Nature Photonics.
Согласно законам физики, при попадании луча в туманное облако, он начинает светить не только в прямом направлении, а ещё и под разными углами, тем самым отражаясь от этого тумана. В Йельском университете изобрели лазерную установку, которая сможет направлять лазер через туман и не рассеивать его, то есть он будет светить только прямо, не уходя при этом в стороны.
Последние несколько лет учёные вплотную занялись созданием современных гаджетов, которые позволили бы людям смотреть сквозь стены либо заглядывать в такие места, в которые невозможно посмотреть невооружённым глазом.
Например, в 2015 году физики добились того, что могли смотреть сквозь стены и они даже видели силуэты людей. Для этого они использовали WiFi-передатчики и приёмники, а также в Шотландии изобрели камеру, которая позволяет смотреть за угол.
В эксперименте с лазером учёных заинтересовало то, что какая-то часть фотонов всё же просачивается через такие препятствия, как туман и подобные светоотражающие предметы, избегая столкновений с электронами во время движения через непрозрачную и рассеивающую среду, и какие свойства луча влияют на их число.
Для этого йельские физики расположили две сверхчувствительных матрицы сзади листа из спрессованных наночастиц из оксида цинка, игравших роль этой стенки, и начали следить за тем, как много света проходило через разные ее участки.
Эти опыты Цао и ее команда проводили, используя так называемый пространственный модулятор света – особый оптический прибор, позволяющий гибко управлять пространственной структурой пучков электромагнитных волн. Его аналоги можно встретить в любом проекторе и во многих научных приборах.
Оказалось, что пространственные модуляторы могут задать такую форму луча света, что он начнет проходить через непрозрачные объекты. Это будет происходить в том случае, если его структура будет определенным образом соответствовать ширине своеобразных «каналов» между атомами и электронами, через которые свет может беспрепятственно двигаться.
При подобном подборе параметров, как отмечают исследователи, лазерный луч переставал рассеиваться, а его мощность вырастала в 4,5 раза. Подобным образом, по их словам, он будет вести себя не только при столкновении со стенкой, но и с туманом или прочими рассеивающими средами.
Как надеются Цао и ее коллеги, их открытие позволит создать автомобильные лампы, способные работать в любых погодных условиях, лазеры, способные проникать внутрь тканей тела животных и людей для проведения медицинских операций и научных экспериментов, а также многие другие полезные оптические приборы.