使用一种新颖的方法，可以仅使用空气来偏转激光束。跨学科研究小组在《自然光子学》杂志上报告说，仅由空气制成的隐形光栅不仅不会受到激光的损坏，而且还可以保留光束的原始质量。研究人员已为他们的方法申请了专利。
技术与原理
这项创新技术利用声波来调节激光束穿过区域的空气。“我们借助声密度波生成了光栅，”第一作者、博士生 Yannick Schrödel 解释道。DESY和耶拿亥姆霍兹研究所的学生。
在特殊扬声器的帮助下，研究人员在空气中塑造了密集区域和稀疏区域的图案，形成条纹光栅。与地球大气中不同的空气密度如何弯曲光线的方式类似，密度图案起到了改变激光束方向的光栅的作用。
“然而，与地球大气中的偏转相比，通过衍射光栅偏转光线可以更精确地控制激光，”施罗德说。“光栅的特性受到声波的频率和强度（换句话说，就是音量）的影响。”
实验室结果和潜力
在最初的实验室测试中，强红外激光脉冲可以通过这种方式重定向，效率为 50%。根据数值模型，未来应该可以显着提高效率。在第一次测试中，科学家们必须将特殊扬声器的音量调大。
“我们的移动声级约为 140 分贝，相当于几米外的喷气发动机声级，”负责该研究项目的 DESY 和耶拿亥姆霍兹研究所的科学家 Christoph Heyl 解释道。“幸运的是，我们处于超声波范围内，我们的耳朵无法接收到。”
该团队看到了高性能光学技术的巨大潜力。在实验中，研究人员使用峰值功率为 20 吉瓦的红外激光脉冲，相当于约 20 亿个 LED 灯泡的功率。该功率等级甚至更高功率等级的激光器可用于材料加工、聚变研究或最新的粒子加速器等。
“在这个功率范围内，镜子、透镜和棱镜的材料特性极大地限制了它们的使用，而且这些光学元件在实践中很容易被强激光束损坏，”Heyl 解释道。“此外，激光束的质量也会受到影响。相比之下，我们已经成功地在不接触的情况下以保证质量的方式偏转激光束。”
进一步的应用和见解
科学家强调，气体中激光的声学控制原理并不局限于光栅的产生。它也可能被转移到其他光学元件，例如透镜和波导。
“我们长期以来一直在考虑这种方法，并很快意识到极端的声级是必要的。起初，这些似乎在技术上不可行，”海尔解释道。“但是，我们并没有放弃，最终在达姆施塔特工业大学研究人员以及 Inoson 公司的支持下找到了解决方案。首先，我们用普通空气尝试了我们的技术。例如，下一步，我们还将使用其他气体，以利用其他波长和其他光学特性和几何形状。”
光直接偏转到环境空气中已经得到证实，这开辟了有前景的应用，特别是作为高功率激光器的快速开关。“目前只能想象非接触式光控制的潜力及其扩展到其他应用，”Heyl 解释道。“现代光学几乎完全基于光与固体物质的相互作用。我们的方法开辟了一个全新的方向。”
