Nouvelle découverte de faisceau laser

Les chercheurs du MIT et d'autres endroits ont trouvé une nouvelle façon d'utiliser dans moyen pointeur laser astronomie infrarouge pour transformer les régions de molécules dans l'air en fils rougeoyants de gaz ou plasma chargé électriquement. La nouvelle méthode pourrait permettre la surveillance à distance de l'environnement pour détecter une large gamme de produits chimiques avec une grande sensibilité.
Le nouveau système utilise un système ultra-rapide laser pulsé infrarouge moyen de filaments dont les couleurs se révéler les empreintes chimiques de différentes molécules. Dans un document par le chercheur principal Kyung-Han Hong du Laboratoire de recherche MIT de l'électronique, et sept autres chercheurs du MIT Le constat est rapporté cette semaine dans la revue Optica; Dans Binghamton, New York; Et à Hambourg, Allemagne.
Hong explique que ces filaments comme produit par les pointeurs laser dans le proche infrarouge du spectre électromagnétique ont déjà été largement étudiés en raison de leurs applications prometteuses pour la mesure de distance au laser et la télédétection. Le phénomène de filaments produites par des lasers de forte puissance sert à contrecarrer les effets de diffraction qui se produisent généralement lors d'un faisceau laser passe à travers l'air. Lorsque le niveau de puissance atteint un certain point et les filaments sont générés, ils fournissent une sorte de canal d'auto-guidage qui maintient le faisceau laser focalisé.
Mais il est à infrarouge moyen (mid-IR), les longueurs d'ondes au lieu d'infrarouge proche, qui sont les plus prometteurs pour capturer une grande variété de composés biochimiques et les polluants atmosphériques. Les chercheurs, qui ont essayé de produire des filaments IR moyennes à l'air libre, ont eu peu de succès jusqu'à présent, cependant. laser stylo
Seule une équipe de recherche précédente n'a jamais réussi à produire en moyenne filaments laser IR dans l'air, mais il l'a fait à un taux beaucoup plus faible d'environ 20 impulsions par seconde. La nouvelle usine - qui emploie 1000 impulsions par seconde - est le premier à mettre en œuvre les outils pratiques nécessaires pour la détection à des prix élevés, dit Hong.

«Les gens veulent utiliser ce type de technologie à utiliser des produits chimiques qui se trouvent dans la distance, à plusieurs kilomètres», explique Hong, mais ils ont eu du mal à travailler sur de tels systèmes. Une clé du succès de l'équipe est l'utilisation d'un laser femtoseconde haute puissance avec des impulsions seulement 30 femtosecondes ou milliardièmes de milliontel de seconde, longue. Plus la longueur d'onde, plus la puissance de pointe de laser pour produire les filaments souhaités est nécessaire en raison de plus de diffraction, dit-il. Mais l'équipe de laser femtoseconde, couplé avec ce qui est connu comme un amplificateur paramétrique, à condition que la puissance nécessaire pour la tâche. Ce nouveau système de laser a été développé en collaboration avec Franz X. Kaertner à Hambourg et d'autres membres du groupe depuis plusieurs années. A ces longueurs d'onde IR moyenne, Hong dit que ce dispositif produit "l'un des niveaux de puissance de pointe les plus élevées dans le monde," la production de 100 gigawatts (GW ou milliard de watts) de puissance de crête. pointeur laser bleu 30000mw
Il faut au moins 45 GW de filaments pour produire ces longueurs d'onde infrarouges moyennes comme il est dit, ce qui rend cet appareil répond facilement à cette exigence, et l'équipe a prouvé qu'elle a effectivement travaillé comme prévu. Cela ouvre maintenant la possibilité de capturer une très large gamme de connexions dans l'air, de loin.
Avec spectrales moyennes filaments laser IR élargi, "nous pouvons détecter pratiquement tout type de molécule vous pouvez reconnaître," Hong dit pour capturer divers dangers et les polluants biologiques, y compris, par la couleur exacte du fil. Dans la gamme moyenne IR, le spectre des produits chimiques spécifiques d'absorption peut être facilement analysée.

Jusqu'à présent, les expériences ont été limitées à des distances plus courtes dans le laboratoire, mais l'équipe attend il n'y a aucune raison le même système ne fonctionnerait pas avec le développement à plus grande échelle. "Ceci est juste une démonstration de preuve de principe», dit Hong.
Cette recherche est l'une des premières études de l'auto-canaux de ultraintense signifie IR impulsions laser dans l'air », dit Pavel Polynkin, professeur de recherche associé de sciences optiques à l'Université de l'Arizona, qui n'a pas participé à ces travaux." Que il est nouveau et applications passionnantes, le temps montrera. " gants laser dj
"Je pense qu'il ya un accord dans la communauté laser ultra-rapide qui sera d'explorer le domaine spectral infrarouge moyen d'être une nouvelle limite dans la science laser ultra-rapide», ajoute Polynkin. "L'extension des régimes de propagation atmosphériques intenses à la gamme spectrale IR moyenne tient certainement promesse de dépasser les frontières avec le très bien documenté près de gamme spectrale IR, à savoir la dynamique de propagation très instables dans le proche IR. Les auteurs puisé dans une nouvelle domaine de l'optique non linéaire intense. Sans aucun doute, il y aura des travaux de suivi. "