利用空氣制成的隱形光柵可使激光偏轉

一個跨學科研究小組利用一種新方法，僅使用空氣可以偏轉激光束。相關研究成果發表在《自然·光子學》雜志上，一個由空氣制成的隱形光柵不僅不會受到激光的損壞，而且還能保持激光束的原始質量。研究人員已經為他們的方法申請了專利。

這項創新技術使用聲波來調制激光束經過區域的空氣。第一作者Yannick Schrodel解釋說：“我們已經在聲密度波的幫助下產生了一個光柵�！� 他是德國耶拿亥姆霍茲研究所和亥姆霍茲研究所的博士生。

在特殊揚聲器的幫助下，研究人員在空氣中塑造了密集和不密集區域的模式，形成了條紋光柵。在某種程度上，這與地球大氣層中空氣密度的差異如何彎曲光線類似，密度模式扮演了改變激光光束方向的光柵角色。

Schrodel說：“然而，與在地球大氣層中偏轉相比，通過衍射光柵偏轉光線可以更精確地控制激光。光柵的特性受到聲波頻率和強度（換句話說，音量）的影響�！�

在第一次實驗室測試中，一個強紅外激光脈沖可以以50%的效率被重新定向。根據數值模型，未來可能會有更高的效率。

在第一次測試中，科學家們不得不把他們的特殊揚聲器調高。領導該研究項目的德國電子科學與技術研究院和亥姆霍茲耶拿研究所的科學家Christoph Heyl解釋說：“我們正在移動在一個大約140分貝的聲音水平上，相當于幾米外的噴氣式發動機。幸運的是，我們是在超聲波范圍內，我們的耳朵無法接收到�！�

該團隊認為這項技術在高性能光學方面具有巨大的潛力。在他們的實驗中，研究人員使用了峰值功率為20吉瓦的紅外激光脈沖，相當于大約20億個LED燈泡的功率。這種甚至更高功率級別的激光器被用于材料加工、聚變研究或最新的粒子加速器。

Heyl解釋說：“在這個功率范圍內，鏡子、透鏡和棱鏡的材料特性大大限制了它們的使用，在實際應用中，這種光學元件很容易被強激光束損壞。此外，激光束的質量也受到了影響。相比之下，我們已經設法以不接觸、保持質量的方式使激光束偏轉�！�

科學家們強調，氣體中激光的光聲控制原理不僅限于光柵的產生。它可能還可以轉移到其他光學元件，如透鏡和波導。

Heyl解釋說：“我們已經考慮了很長時間，并很快意識到極端的聲音水平是必要的。起初，這些似乎在技術上不可行。然而，我們沒有放棄，最終在達姆施塔特工業大學的研究人員以及Inoson公司的支持下找到了解決方案。首先，我們用普通空氣測試了我們的技術。例如，下一步，我們還將使用其他氣體，以利用其他波長和其他光學特性和幾何形狀�！�

光線直接偏轉到周圍的空氣中，這已經得到證明，開辟了有前景的應用，特別是作為高功率激光器的快速開關。Heyl解釋說：“目前，光的非接觸控制的潛力及其擴展到其他應用程序只能想象�，F代光學幾乎完全基于光與固體物質的相互作用。我們的方法開辟了一個全新的方向�！�

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