Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych odkryli, jak zmusić konwencjonalną wiązkę lasera do przejścia przez gęstą mgłę lub białe ściany, zmieniając w specjalny sposób strukturę przestrzenną jej impulsów. „Przepis” na tworzenie takich instalacji laserowych został przedstawiony w czasopiśmie Nature Photonics.
W ostatnich latach naukowcy aktywnie pracują nad stworzeniem gadżetów, które pozwalają zajrzeć przez ściany i zajrzeć w niedostępne zakątki przestrzeni. Na przykład w październiku 2015 roku fizycy z MIT nauczyli się patrzeć przez ściany i widzieć sylwetki ludzi korzystających ze zwykłych nadajników i odbiorników WiFi, a ich koledzy w Szkocji stworzyli kamerę, która mogła „podglądać za rogami”.
Cao i jej koledzy stworzyli kolejne urządzenie tego rodzaju, „ucząc” wiązkę lasera, jak przechodzi przez mgłę i inne nieprzezroczyste obiekty, które nie pochłaniają światła, ale odbijają je, obserwując, jak wiązka cząstek światła wchodzi w interakcję z cienką ścianą białego materiału.
Naukowcy byli zainteresowani tym, jaka część fotonów nadal przesiąka przez takie przeszkody, unikając zderzeń z elektronami podczas poruszania się przez nieprzezroczysty i rozpraszający ośrodek, oraz jakie właściwości wiązki wpływają na ich liczbę.
Aby to zrobić, fizycy z Yale umieścili dwie ultraczułe matryce za arkuszem sprasowanych nanocząstek tlenku cynku, które odgrywały rolę tej ściany, i zaczęli monitorować, ile światła przechodziło przez różne sekcje.
Cao i jej zespół przeprowadzili te eksperymenty za pomocą tzw. Przestrzennego modulatora światła - specjalnego urządzenia optycznego, które pozwala elastycznie sterować przestrzenną strukturą wiązek fal elektromagnetycznych. Jego odpowiedniki można znaleźć w każdym projektorze i wielu instrumentach naukowych.
Okazało się, że modulatory przestrzenne potrafią tak ustawić wiązkę światła, że zaczyna przechodzić przez nieprzezroczyste obiekty. Stanie się tak, jeśli jego struktura będzie w pewien sposób odpowiadać szerokości pewnego rodzaju „kanałów” pomiędzy atomami i elektronami, przez które światło może się swobodnie poruszać.
Przy takim doborze parametrów, jak zauważają badacze, wiązka lasera przestała się rozpraszać, a jego moc wzrosła 4,5-krotnie. W podobny sposób według nich będzie się zachowywał nie tylko w przypadku zderzenia ze ścianą, ale także z mgłą lub innymi mediami rozpraszającymi.
Film promocyjny:
Cao i jej koledzy mają nadzieję, że ich odkrycie stworzy lampy samochodowe, które mogą działać w każdych warunkach pogodowych, lasery, które mogą penetrować tkanki ciała zwierząt i ludzi podczas operacji medycznych i eksperymentów naukowych, a także wiele innych przydatnych urządzeń optycznych.