Det ville være en planetvidenskabs drøm at kigge gennem øjnene på en fjern roverlinser i realtid og se sig omkring et fremmed landskab, som om hun faktisk var på planetens overflade, men nuværende radiosendere kan ikke håndtere den nødvendige båndbredde til et videofeed på flere millioner miles. Ny teknologi, der for nylig er patenteret af forskere ved University of Rochester, kan dog muligvis gøre applikationer som et Mars-videofeed muligt ved hjælp af lasere i stedet for radioteknologi. Særlige gitre inde i glasset i en fiberlaser eliminerer praktisk talt skadelig spredning, den største hindring i søgen efter højdrevne fiberlasere.
? Vi bruger lasere i alt fra telekommunikation til avanceret våben, men når vi har brug for en højdrevet laser, var vi nødt til at falde tilbage på gamle, ineffektive metoder ,? siger Govind Agrawal, professor i optik ved University of Rochester. ? Vi har nu vist en utrolig enkel måde at fremstille fiberrige lasere med høj effekt, som har et enormt potentiale.?
Ved at fjerne en af hovedbegrænsningerne for fiberlasere og fiberforstærkere har Agrawal givet dem mulighed for at erstatte traditionelt mere kraftfulde, men mindre effektive og dårligere kvalitet, traditionelle lasere. I øjeblikket bruger industrier kuldioxid og diodepumpet faststofkrystallaser til svejsning eller skæring af metal og bearbejdning af små dele, men disse typer lasere er voluminøse og svære at køle af. I modsætning hertil er det nyeste alternativ, fiberlasere, effektive, lette at køle, mere kompakte og mere præcise. Problemet med fiberlasere er imidlertid, at når deres strømstyrke øges, begynder selve fiberen at skabe en modreaktion, der effektivt lukker laseren.
Agrawal arbejdede på en måde at eliminere tilbageslag forårsaget af en tilstand kaldet stimuleret Brillouin-spredning. Når lys med høj nok styrke bevæger sig ned langs en fiber, ændrer lyset i sig selv fiberens sammensætning. Lysbølgerne får områder af glasfiberen til at blive mere og mindre tæt, ligesom en bevægende larve sprang op og udvider sin krop, når den bevæger sig sammen. Når laserlyset passerer fra et område med høj densitet til et med lav densitet, diffraheres det på samme måde som billedet af et strå bøjes, når det passerer mellem luften og vandet i et glas. Når laserens styrke øges, øges diffraktionen, indtil den reflekterer meget af laserlyset bagud, mod selve laseren i stedet for korrekt ned i fiberen.
I en diskussion med, Hojoon Lee, en gæsteprofessor fra Korea, spekulerede Agrawal på, om gitter, der er ætset inde i fiberen, måske kan hjælpe med at stoppe reflektionsproblemet. Risterne kan designes til at fungere som et slags to-vejs spejl, der fungerer næsten nøjagtigt på samme måde som det oprindelige problem, idet de kun reflekterer lys frem i stedet for bagud. Med det nye, enkle design fyrer laserlyset fiberen gennem gitteret, og noget af det skaber igen densitetsændringerne, der reflekterer noget af lyset baglæns? Men denne gang spreder række af gittere simpelthen den bagudgående reflektion fremad igen. Nettoresultatet er, at fiberlaser kan levere højere wattstyrke end nogensinde før, konkurrere med konventionelle lasere og muliggøre applikationer, som konventionelle lasere ikke kan udføre, såsom laserbåndbreddebånd med høj båndbredde med en planetarisk rover flere millioner miles væk.
Når en laserstråle bevæger sig mellem planeter, spreder den sig og spreder sig så meget, at når en bjælke fra Mars når os, ville dens bredde være større end 500 miles, hvilket gør det utroligt vanskeligt at udtrække de oplysninger, der er kodet på bjælken. En fiberlaser, med dens evne til at levere mere strøm, ville hjælpe ved at give modtagende stationer et mere intenst signal at arbejde med. Derudover arbejder Agrawal nu sammen med NASA for at udvikle et laserkommunikationssystem, der vil sprede sig mindre til at begynde med. ? Det er vores håb, at i stedet for at have en bjælke, der spreder sig 500 miles, måske vi kan få en, der kun spreder en kilometer eller deromkring ,? siger Agrawal. Denne koncentration af laserkraften ville gøre det meget lettere for os at modtage signaler med høj båndbredde fra en fjern rover.
Mange mennesker bruger fiberlasere til at erstatte konventionelle lasere, fra militæret til University of Rochester egen Omega-laser i Laboratory for Laser Energetics (LLE), som er den mest kraftfulde ultraviolette laser i verden. Agrawal vil samarbejde med forskere på LLE for eventuelt at implementere det nye ristesystem i Omegas nye fiberlasersystem.
Original kilde: University of Rochester News Release
