Nova arquitetura de laser pode formar uma estrutura sofisticada para controlar a matéria

• Os pesquisadores desenvolvem uma nova arquitetura de laser chamada modulador de luz universal para sondar e controlar a matéria.
• Pode ser um ponto de viragem para todas as principais aplicações fotônicas que requerem alta potência.

Lasers são usados ​​para vários fins, incluindo alinhar materiais, apontar objetos durante uma apresentação e por médicos para procedimentos cosméticos e cirúrgicos. Muitas coisas que você vê em sua vida diária são baseadas em tecnologias a laser, como leitor de código de barras, unidades de disco óptico, fibra óptica, materiais de corte e soldagem, display de iluminação a laser em entretenimento e muito mais.

Os lasers têm capacidades incríveis para conduzir, controlar e sondar a matéria com precisão usando diferentes metodologias. Embora funcionem principalmente por trás das cortinas, os lasers são a espinha dorsal da ciência e tecnologia avançadas. Em 2018, o Prêmio Nobel de Física foi concedido a uma tecnologia de laser revolucionária, a Pinça Ótica, uma técnica para prender nanopartículas entre dois feixes de laser.

Recentemente, pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory e da Stanford University desenvolveram uma nova arquitetura de laser para sondar e controlar a matéria. Eles o estão chamando de modulador de luz universal.

O laser pode incorporar estruturas sofisticadas

Como o laser emite luz de forma coerente, ele pode incorporar uma estrutura muito mais complexa do que qualquer outra fonte de luz em termos de intensidade e distribuição eletromagnética. Por exemplo, ele poderia ter distribuições de intensidade tridimensionais exclusivas (um filtro óptico ou um cone de waffle) ou feixes vetoriais cilíndricos.

Devido a essas habilidades, o modulador de luz universal tem o potencial de abrir novas portas para aplicações avançadas de fotônica. No momento, não existem muitos métodos confiáveis ​​disponíveis para produzir estruturas leves complexas, portanto, explorar a capacidade de programação ou engenharia de tais estruturas é muito difícil.

Referência:The Optical Society

Isso só é feito por instrumentos externos, como moduladores de luz espaciais usados ​​em projetores. No entanto, esses instrumentos vêm com potência de pico e limitações de potência média, e podem facilmente estourar, sem chegar a aplicações que requerem níveis de potência significativos.

A nova arquitetura do laser evita essa limitação de potência sem afetar a capacidade de produzir estruturas de luz arbitrárias. Os pesquisadores desenvolveram uma funcionalidade inovadora para projetar feixes na própria arquitetura do laser. Isso cumpre os dois requisitos principais:estrutura leve e escala de potência.

Modelagem de feixe com nova arquitetura de laser | Greg Stewart / SLAC

Eles usaram beamlets compostos para construir esses pulsos de luz programáveis. Você pode pensar nisso como um feixe de laser feito de vários feixes menores semelhantes a um favo de mel, cada um dos quais pode ser controlado de forma independente, apesar do fato de que todos são coerentes entre si.

Eles podem "divulgar" informações um ao outro, incluindo seu estado e respectivo relacionamento. Se todos os beamlets estiverem sincronizados, juntos, eles podem produzir qualquer estrutura.

Aplicativos

O modulador de luz universal é extremamente valioso dentro dos sistemas ultracurtos (em escalas de tempo de femtossegundos e ainda mais curtos):ele pode dar origem a um pensamento totalmente novo sobre como luzes com estruturas sofisticadas podem ser usadas para impulsionar empreendimentos tecnológicos. Pode ser um ponto de viragem para todas as principais aplicações fotônicas que requerem alta potência, micro-nano usinagem, captura ótica, telecomunicações de fibra ótica e ciências ultrarrápidas de prótons.

As pesquisas agora estão tentando utilizar essas fontes de luz para controlar os feixes de elétrons que viajam na velocidade da luz. Isso os ajudaria a criar novos tipos de fontes de raios-X e elétrons e imprimir a estrutura da luz nos raios-X e no elétron.

Leia:Tela 3D prática gerada por holografia e tecnologia de campo de luz

Além disso, eles planejam explorar vários esforços paralelos. A primeira coisa é integrar mais beamlets e atualizar o modulador para uma potência muito maior. Em segundo lugar, eles examinarão como converter feixes de femtossegundos em outros comprimentos de onda usando métodos de conversão não lineares, que produziriam luz estruturada com composição hiperespectral e autossincronicidade natural, ou multicor.