Wissenschaftler aus den USA haben herausgefunden, wie ein herkömmlicher Laserstrahl gezwungen werden kann, durch dichten Nebel oder weiße Wände zu gelangen, indem er die räumliche Struktur seiner Impulse auf besondere Weise ändert. Das "Rezept" für die Erstellung solcher Laserinstallationen wurde in der Zeitschrift Nature Photonics vorgestellt.
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler aktiv an der Entwicklung von Geräten gearbeitet, mit denen Sie durch Wände sehen und in unzugängliche Ecken des Weltraums schauen können. Zum Beispiel lernten Physiker am MIT im Oktober 2015, durch Wände zu schauen und Silhouetten von Menschen zu sehen, die gewöhnliche WiFi-Sender und -Empfänger verwenden, und ihre Kollegen in Schottland entwickelten eine Kamera, die "um Ecken gucken" konnte.
Cao und ihre Kollegen stellten ein anderes Gerät dieser Art her und "lehrten" einen Laserstrahl, durch Nebel und andere undurchsichtige Objekte zu gelangen, die kein Licht absorbieren, sondern reflektieren, und beobachteten, wie ein Strahl von Lichtteilchen mit einer dünnen Wand aus weißem Material interagierte.
Die Wissenschaftler waren daran interessiert, welcher Teil der Photonen noch durch solche Hindernisse sickert, Kollisionen mit Elektronen vermeidet, während sie sich durch ein undurchsichtiges und streuendes Medium bewegen, und welche Eigenschaften des Strahls ihre Anzahl beeinflussen.
Zu diesem Zweck positionierten die Physiker von Yale zwei ultrasensitive Matrizen hinter einer Schicht aus komprimierten Zinkoxid-Nanopartikeln, die die Rolle dieser Wand spielten, und begannen zu überwachen, wie viel Licht durch die verschiedenen Abschnitte fiel.
Cao und ihr Team führten diese Experimente mit dem sogenannten räumlichen Lichtmodulator durch - einem speziellen optischen Gerät, mit dem Sie die räumliche Struktur von Strahlen elektromagnetischer Wellen flexibel steuern können. Seine Gegenstücke finden sich in jedem Projektor und in vielen wissenschaftlichen Instrumenten.
Es stellte sich heraus, dass räumliche Modulatoren den Lichtstrahl so einstellen können, dass er durch undurchsichtige Objekte hindurchgeht. Dies geschieht, wenn seine Struktur in gewisser Weise der Breite einer Art "Kanäle" zwischen Atomen und Elektronen entspricht, durch die sich Licht frei bewegen kann.
Mit einer solchen Auswahl von Parametern hörte der Laserstrahl, wie die Forscher bemerken, auf zu streuen, und seine Leistung erhöhte sich um das 4,5-fache. In ähnlicher Weise verhält es sich ihnen zufolge nicht nur, wenn es mit einer Wand kollidiert, sondern auch mit Nebel oder anderen Streumedien.
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Cao und ihre Kollegen hoffen, dass durch ihre Entdeckung Autolampen entstehen, die bei allen Wetterbedingungen funktionieren, Laser, die für medizinische Operationen und wissenschaftliche Experimente in das Gewebe des Körpers von Tieren und Menschen eindringen können, und viele andere nützliche optische Geräte.
