Des scientifiques des États-Unis ont découvert comment forcer un faisceau laser conventionnel à traverser un brouillard dense ou des murs blancs en modifiant d'une manière spéciale la structure spatiale de ses impulsions. La «recette» pour la création de telles installations laser a été présentée dans la revue Nature Photonics.
Ces dernières années, les scientifiques ont travaillé activement à la création de gadgets qui vous permettent de voir à travers les murs et de regarder dans les coins inaccessibles de l'espace. Par exemple, en octobre 2015, des physiciens du MIT ont appris à regarder à travers les murs et à voir des silhouettes de personnes utilisant des émetteurs et des récepteurs WiFi ordinaires, et leurs collègues en Écosse ont créé une caméra qui pouvait «regarder dans les coins».
Cao et ses collègues ont fabriqué un autre appareil de ce type, «apprenant» à un faisceau laser à traverser le brouillard et tout autre objet opaque qui n'absorbe pas mais réfléchit la lumière, observant comment un faisceau de particules lumineuses interagissait avec une fine paroi de matériau blanc.
Les scientifiques se sont intéressés à la partie des photons qui s'infiltre encore à travers ces obstacles, évitant les collisions avec les électrons tout en se déplaçant à travers un milieu opaque et diffusant, et quelles propriétés du faisceau affectent leur nombre.
Pour ce faire, les physiciens de Yale ont positionné deux matrices ultrasensibles derrière une feuille de nanoparticules d'oxyde de zinc comprimées qui jouaient le rôle de cette paroi, et ont commencé à surveiller la quantité de lumière traversant ses différentes sections.
Cao et son équipe ont réalisé ces expériences en utilisant le soi-disant modulateur spatial de lumière - un dispositif optique spécial qui vous permet de contrôler de manière flexible la structure spatiale des faisceaux d'ondes électromagnétiques. Ses homologues peuvent être trouvés dans n'importe quel projecteur et dans de nombreux instruments scientifiques.
Il s'est avéré que les modulateurs spatiaux peuvent régler le faisceau lumineux de telle sorte qu'il commence à passer à travers des objets opaques. Cela se produira si sa structure correspond d'une certaine manière à la largeur d'une sorte de «canaux» entre les atomes et les électrons, à travers lesquels la lumière peut se déplacer librement.
Avec une telle sélection de paramètres, comme le notent les chercheurs, le faisceau laser a cessé de se diffuser et sa puissance a été multipliée par 4,5. De la même manière, selon eux, il se comportera non seulement lorsqu'il entre en collision avec un mur, mais également avec du brouillard ou d'autres milieux de diffusion.
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Cao et ses collègues espèrent que leur découverte créera des lampes automobiles capables de fonctionner dans toutes les conditions météorologiques, des lasers capables de pénétrer dans les tissus du corps des animaux et des personnes pour des opérations médicales et des expériences scientifiques, et de nombreux autres dispositifs optiques utiles.
