Ingenieure der University of Maryland nutzten dünne Luft als optisches „Kabel“.
Die gebräuchlichsten optischen Fasernsind Glasfäden, die das Licht über große Entfernungen festhalten. Für die Lenkung von Hochleistungslaserstrahlen sind solche Strukturen jedoch schlecht geeignet: Sie beschädigen das Glas und führen dazu, dass Energie aus der Faser abgeleitet wird.
Ingenieure haben die Methode der optischen demonstriertFührung, die ultrakurze Laserpulse verwendet, um faseroptische Wellenleiter in der Luft selbst zu erzeugen. Diese kurzen Impulse bilden einen Ring aus hochintensiven Lichtmustern, die als "Filamente" bezeichnet werden und Luftmoleküle erhitzen, um einen ausgedehnten Ring mit geringer Dichte zu bilden, der einen zentralen, ungestörten Bereich umgibt.
In einer im Januar veröffentlichten Studie dazuJahren haben Physiker gezeigt, dass es mit dieser Methode möglich ist, 50 m lange Wellenleiter zu formen, die einige zehn Millisekunden bestehen, bis sie sich durch Abkühlung durch die Umgebungsluft auflösen. In der neuen Studie modifizierten sie die Technologie, um den optischen Luftwellenleiter kontinuierlich am Leben zu erhalten.
Laserstrahl, der sich in der Luft ausbreitet(links) und über einen optischen luftgestützten Wellenleiter übertragen, der von einem Laser bei 10 Hz (Mitte) und 1.000 Hz (rechts) erzeugt wird. Bild: Universität von Maryland
In einem früheren Experiment, Forscherverwendet einen Laser, der alle 100 ms einen Impuls aussendet (Frequenz - 10 Hz). In der neuen Studie erhöhten die Wissenschaftler die Frequenz der Impulse auf 1.000 Hz. Dies bildet einen Luftwellenleiter, der durch Erwärmung unterstützt wird, die schneller auftritt, als die Umgebungsluft ihn abkühlen kann. Das Ergebnis ist eine kontinuierlich arbeitende Faser, die den eingestrahlten kontinuierlichen Laserstrahl führen kann. Die Forscher stellen fest, dass die Technologie leicht skalierbar ist, um ein Signal über eine Entfernung von 1 km oder mehr zu übertragen.
Luft als Faser nutzenverwalten sehr hohe mittlere Laserleistungen, fügen die Autoren hinzu. Es kann verwendet werden, um entfernte optische Signale zu sammeln, Kontamination und radioaktive Quellen zu erkennen. Gleichzeitig erfordert ein solcher Wellenleiter keine Vorverlegung des Kabels in einer bestimmten Richtung, sondern kann in jede Richtung „ausgelegt“ werden.
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