Hämmastavas füüsikat pahupidikeeravas avastuses valmistas grupp Yale’i Ülikooli teadlasi “antilaseri,” mis neelab peaaegu täiuslikult pealelangevad koherentsed valguskiired. Leiutis põhineb eelmisel suvel publitseeritud teoreetilisel uurimusel, milles Douglas Stone koos oma Yale’i kolleegidega väitis, et selline süsteem võib olla võimalik seadmes, mille nad nimetasid koherentseks perfektseks neelajaks(coherent perfect absorber ehk CPA). Selle asemel et genereerida laseriga koherentseid valguskiiri, neelavad need seadmed pealelangevat koherentset valgust ning muundavad selle kas soojuseks või elektriks.
Ränist valmistatud aega tagasi pöörav laser. Pilt: Science/AAAS
Koostöös Yale’i Ülikooli eksperimentaalfüüsikutega valmis Stone’il versioon sellest seadmest tekitades räniplaadi sisse interferentsilõksu. Kaks laserikiirt – ühest esialgsest kiirest poolitamise teel saadud – suunatakse plaadi vastaskülgedele ning nende lainepikkused fikseeritakse nii, et saadakse interferentsimuster. Sel viisil pannakse valguslained kuitahes kauaks seisakusse, nad põrkavad plaadi sees edasi-tagasi, mistõttu 99,4% mõlemast kiirest muundatakse soojuseks, kirjutab physicsworld.com.
Uurimisgrupi sõnul pole mingit teoreetilist põhjust miks ei saa selle meetodi abil neelata 100% valgusest. Teadlased on kindlad et seadme praegust suurust diameetriga 1 cm saab vähendada kuni kõigest 6 mikromeetrini. ,,On üllatav, et laserkiirguse ajas pahupidi pööramise protsessi pole varem tõsiselt arutatud või uuritud,” sõnas Stone.
Stone’i töögrupp usub et nende antilaseril võib olla mitmeid huvitavaid rakendusi. Nende hulka võivad kuuluda näiteks laseripõhiste sensorite tetrahertsistel sagedustel töötavad filtrid, mida kasutatakse bioloogiliste toimeainete või saasteainete olemasolu kindlaks tegemisel. See seade nõuab väikese tagasihajunud laserisignaali tuvastamist suure hulga soojusliku taustkiiruse juures.
Sissetulevad valguskiired püütakse lõksu õõnsuses, kus nad kuni neeldumiseni edasi-tagasi põrkavad. Nende energia hajub soojusena. Pilt: Yidong Chong/Yale University
Teine idee on kasutada seadet meditsiinilistes rakendustes varjava ekraanina, võimaldades kirurgidel suunata laserkiirt suure täpsusega ebavajalikule bioloogilise koele, näiteks kasvajatele. ,,Meie tehnoloogia abil võib sobivalt koostatud kogum valguslaineid tungida sügavale sellisesse keskkonda ning neelduda ainult selle keskel, võimaldades energia transportimist ainult kindlasse piirkonda,” selgitas Stone.
Töögrupp on samuti arvamusel, et lisades seadmele ka kontrolliva kiire, oleks võimalik muuta seadmes neelduva kiirguse hulka 1% ja peaaegu täieliku neeldumise vahel. Selle omaduse abil võiksid seadmed töötada optiliste lülititena, modulaatoritena ning detektoritena integreeritud optiliste vooluringidega pooljuhtides.
Selliste seadmete üheks piiranguks on aga fakt et nad töötavad ainult kindlatel lainepikkustel, mistõttu ei ole see tehnoloogia eriti kasulik fotogalvaanilistes elementides või varjavates seadmetes.
Teadusartikkel “Time-Reversed Lasing and Interferometric Control of Absorption“