Mokslininkai kuria RAVEN: naujas metodas, leidžiantis pamatyti šviesos impulsus taip, kaip niekad anksčiau

Oksfordo universiteto ir Miuncheno Liudviko Maksimiliano universiteto tyrėjai, bendradarbiaudami su Makso Planko kvantinės optikos institutu, pristatė RAVEN metodą. Šis pavadinimas reiškia „realaus laiko elektromagnetinių laukų fiksavimą“. RAVEN leidžia per vieną bandymą užfiksuoti visą lazerio impulso struktūrą, įskaitant spalvų pokyčius, poliarizaciją, bangos formą ir laiko struktūrą.

Skirtingai nei anksčiau naudotos technologijos, kurioms reikėjo šimtų kadrų vieno signalo atkūrimui, RAVEN viską padaro akimirksniu. Tai leidžia iš karto tiksliai matyti, kaip lazerio impulsas veikia aplinką, ir tuo pat metu koreguoti jo parametrus.

Kaip veikia sistema?

Lazerio spindulys yra padalijamas į dvi dalis. Viena pusė leidžia stebėti impulso spalvų kaitą laike, kita pusė nukreipiama per specialų kristalą, išskiriantį skirtingas poliarizacijas. Vėliau impulsas pereina per mikrolęšių tinklelį, kuris padeda užfiksuoti bangos frontą. Visa informacija iš karto užrašoma vaizdo jutiklyje. Tada kompiuterinė programa atkuria trimatį vaizdą.

Tai leidžia realiuoju laiku pamatyti, kaip lazerio šviesa sąveikauja su medžiaga, bei padeda suderinti lazerio veikimą be būtinybės kartoti eksperimentų dešimtis ar šimtus kartų.

Praktinė nauda ir galimos taikymo sritys

Naujoji technologija jau išbandyta su Vokietijoje veikiančiu ATLAS-3000 lazeriu. Bandymų metu buvo užfiksuoti mažyčiai impulso iškraipymai ir bangų poslinkiai, kurių anksčiau nepavykdavo aptikti. Šie pokyčiai gali turėti reikšmingos įtakos eksperimentų tikslumui, todėl jų nustatymas yra itin svarbus.

RAVEN leidžia šiuos iškraipymus matyti iš karto ir ištaisyti, kol jie dar nesukėlė problemų. Tai ypač naudinga dirbant su plazmos fizika, dalelių spartinimu ar aukštos energijos tankio tyrimais.

Taip pat manoma, kad šis metodas gali turėti svarbų vaidmenį kuriant branduolinės sintezės įrenginius, kuriems būtina itin tiksli lazerių impulsų kontrolė. Šie įrenginiai naudoja koncentruotus impulsus šildyti plazmą ir pasiekti branduolių susiliejimą, tai vienas iš būdų kurti švarią energiją ateities kartoms.

Mokslo pažanga per paprastumą

Pasak vieno iš technologijos bendraautorių, visa pažangos esmė yra supratimas, kad itin galingi impulsai užima mažai laiko ir erdvės, todėl jų fiksavimui nereikia tokio didelio tikslumo, kaip manyta anksčiau. Tai leido naudoti paprastesnes, bet labai efektyvias mikrolęšių sistemas.

Šis supratimas supaprastino įrangą ir padarė RAVEN prieinamesnį platesniam mokslininkų ratui. Tiriant tokius reiškinius kaip dalelių sąveika vakuume ar lazerių sąsaja kvantinėje fizikoje, RAVEN gali tapti nepakeičiama priemone.

Ateities galimybės

Mokslininkai planuoja toliau plėtoti RAVEN metodą ir diegti jį kituose lazerių tyrimų centruose. Tikimasi, kad tai padės kurti dar galingesnius eksperimentus ne tik energetikos, bet ir fundamentinės fizikos srityse.

Šis atradimas, tai žingsnis į priekį siekiant didesnio tikslumo, efektyvumo ir inovacijų lazerių technologijų pasaulyje.