Đó sẽ là giấc mơ của một nhà khoa học hành tinh khi nhìn qua ống kính của một người đi xa ở thời gian thực, nhìn xung quanh một cảnh quan ngoài hành tinh như thể cô ấy thực sự ở trên bề mặt hành tinh, nhưng các máy phát vô tuyến hiện tại không thể xử lý băng thông cần thiết cho một cấp dữ liệu video qua vài triệu dặm. Tuy nhiên, công nghệ mới được cấp bằng sáng chế bởi các nhà khoa học tại Đại học Rochester, tuy nhiên, có thể làm cho các ứng dụng như nguồn cấp dữ liệu video trên sao Hỏa có thể sử dụng laser thay vì công nghệ vô tuyến. Các cách tử đặc biệt bên trong kính của laser sợi quang hầu như loại bỏ sự tán xạ bất lợi, trở ngại chính trong nhiệm vụ tìm kiếm laser sợi quang công suất cao.
? Chúng tôi sử dụng laser trong mọi thứ, từ viễn thông đến vũ khí tối tân, nhưng khi chúng tôi cần một loại laser công suất cao, chúng tôi phải quay lại với các phương pháp cũ, kém hiệu quả ,? Govind Agrawal, giáo sư quang học tại Đại học Rochester nói. Bây giờ chúng ta đã chỉ ra một cách cực kỳ đơn giản để tạo ra laser sợi quang công suất cao, có tiềm năng to lớn.
Bằng cách loại bỏ một trong những hạn chế chính của laser sợi quang và bộ khuếch đại sợi, Agrawal đã cho phép chúng thay thế các loại laser truyền thống mạnh hơn, nhưng kém hiệu quả hơn và kém chất lượng hơn. Hiện nay, các ngành công nghiệp sử dụng laser carbon và tinh thể rắn được bơm đi-ốt để hàn hoặc cắt kim loại và gia công các chi tiết nhỏ, nhưng các loại laser này cồng kềnh và khó làm mát. Ngược lại, sự thay thế mới nhất, laser sợi quang, hiệu quả, dễ làm mát, gọn hơn và chính xác hơn. Tuy nhiên, vấn đề với laser sợi quang là khi công suất của chúng tăng lên, chính sợi quang bắt đầu tạo ra một phản ứng dữ dội giúp tắt tia laser một cách hiệu quả.
Agrawal đã làm việc để loại bỏ phản ứng dữ dội gây ra bởi một tình trạng gọi là tán xạ Brillouin bị kích thích. Khi ánh sáng có công suất đủ cao truyền xuống một sợi, chính ánh sáng sẽ thay đổi thành phần của sợi. Sóng ánh sáng làm cho các khu vực của sợi thủy tinh ngày càng trở nên dày đặc hơn, giống như một con sâu bướm du hành đang siết chặt và mở rộng cơ thể khi nó di chuyển dọc. Khi ánh sáng laser đi từ một khu vực có mật độ cao đến một nơi có mật độ thấp, nó bị nhiễu xạ giống như hình ảnh của một chiếc ống hút uốn cong khi nó đi qua giữa không khí và nước trong kính. Khi công suất của laser tăng lên, nhiễu xạ tăng cho đến khi nó phản xạ phần lớn ánh sáng laser về phía sau, về phía chính tia laser, thay vì xuống sợi quang.
Trong một cuộc thảo luận với, Hojoon Lee, một giáo sư thỉnh giảng đến từ Hàn Quốc, Agrawal tự hỏi liệu những tấm lưới khắc bên trong sợi có thể giúp ngăn chặn vấn đề phản xạ. Các cách tử có thể được thiết kế để hoạt động như một loại gương hai chiều, hoạt động gần như chính xác như vấn đề ban đầu, chỉ phản xạ ánh sáng về phía trước thay vì lùi lại. Với thiết kế mới, đơn giản, ánh sáng laser chiếu sợi quang qua các cách tử và một số lần nữa tạo ra sự thay đổi mật độ phản xạ một số ánh sáng ngược lại, nhưng lần này, chuỗi cách tử chỉ đơn giản là phản xạ ngược lại về phía trước. Kết quả cuối cùng là laser sợi có thể cung cấp wattages cao hơn bao giờ hết, sánh với laser thông thường và làm cho các ứng dụng có thể là laser thông thường không thể thực hiện, chẳng hạn như thông tin liên lạc laser băng thông cao với một hành tinh rover vài triệu dặm.
Là một chùm tia laser di chuyển giữa các hành tinh, nó lây lan ra ngoài và diffracts rất nhiều mà do thời gian một chùm từ sao Hỏa đến với chúng ta, chiều rộng của nó sẽ lớn hơn 500 dặm, làm cho nó vô cùng khó khăn để trích xuất các thông tin được mã hóa trên chùm tia. Một laser sợi quang, với khả năng cung cấp nhiều năng lượng hơn, sẽ giúp bằng cách cung cấp cho các trạm thu tín hiệu mạnh hơn để hoạt động. Ngoài ra, Agrawal hiện đang hợp tác với NASA để phát triển một hệ thống thông tin liên lạc bằng laser sẽ ít lan rộng hơn để bắt đầu. ? Nó? Chúng tôi hy vọng rằng thay vì có một cây đà lây lan ra 500 dặm, có lẽ chúng ta có thể nhận được một chỉ lây lan ra một dặm hoặc lâu hơn ,? Agrawal nói. Sự tập trung năng lượng của tia laser sẽ giúp chúng ta dễ dàng nhận được tín hiệu băng thông cao hơn từ một người đi xa.
Nhiều người đang sử dụng laser sợi quang để thay thế các loại laser thông thường, từ quân đội đến laser Omega riêng của Đại học Rochester trong Phòng thí nghiệm Năng lượng Laser (LLE), đây là loại tia cực tím mạnh nhất trên thế giới. Agrawal sẽ hợp tác với các nhà khoa học tại LLE để có thể triển khai hệ thống cách tử mới vào hệ thống laser sợi quang mới của Omega.
Nguồn gốc: Bản tin Đại học Rochester
