Tia laser mới này có thể được điều khiển cực kì dễ dàng và nó sẽ cho phép các nhà khoa học áp dụng nó lên những phòng thí nghiệp nằm trên chip điện tử, để ta có thể nghiên cứu những tế bào hiển vi và thử nghiệm các loại thuốc dễ dàng hơn, hiệu quả hơn.
Vậy laser sóng nước là gì?
Để tạo ra ánh sáng laser bình thường, một bước sóng duy nhất của ánh sáng, có tên gọi là ánh sáng đơn sắc sẽ được phát ra và tụ hội lại tại một điểm duy nhất. Khi đó, ta sẽ có được một tia sáng tập trung, chiếu được một khoảng cách xa, khác với những ánh sáng phát rộng ra như đèn pin.
“Một tia laser thông thường có thể được tạo ra khi electron trong nguyên tử bị kích thích bởi năng lượng đến từ một nguồn ngoài, chúng sẽ phát xạ dưới dạng ánh sáng laser”, đội ngũ nghiên cứu từ Viện Công nghệ Technion-Israel nói.
Vậy làm thế nào mà họ tạo ra được ánh sáng laser từ sóng nước?
Theo như những gì đội ngũ trên nói, lý do chính giải thích cho việc sóng nước chưa bao giờ được khai thác như là một nguồn phát tia laser là vì tần suất dao động của sóng nước trên bề mặt nước thấp hơn sóng ánh sáng rất nhiều.
Bởi lẽ đó, sản xuất ánh sáng laser bằng sóng nước sẽ không thực sự hiệu quả.
Đây là hình mẫu 3D thể hiện dao dộng sóng trên một giọt nước.
Để bỏ qua được những dao động thấp đó, các nhà khoa học đã tạo ra một thiết bị sử dụng một sợi cáp quang để đưa ánh sáng vào một giọt hỗn hợp của octan và nước.
Một chút ánh sáng đưa vào giọt nước kia sẽ tiếp xúc với các sóng nước, dội đi và về liên tục cho tới khi đủ năng lượng để ánh sáng có thể thoát ra khỏi giọt nước.
“Tác động giữa ánh sáng từ cáp quang và những rung động hiển vi trên bề mặt giọt nước kia có thể mô tả như tiếng vọng vậy”, đội ngũ nghiên cứu nói.
“Những sóng âm dội vào bề mặt rắn sẽ khiến cho tiếng động có thể được nghe thấy vang vọng”. Sóng ánh sáng trên giọt nước kia cũng vậy.
Và để tăng hiệu ứng tương tự tiếng vang kia xảy ra, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng một vật chất trong suốt và có tính rung cao, để khiến cho sự tiếp xúc giữa ánh sáng và giọt nước trở nên mạnh mẽ hơn.
Điều tuyệt vời nhất trong thử nghiệm này là ánh sáng từ cáp quang có đủ khả năng có thể bóp méo được giọt nước. Nói cách khác, ánh sáng cũng vẫn có đủ sức mạnh để khiến cho thứ chất lỏng kia thay đổi hình dạng.
Việc thực hiện trên nền nước có thể biến dạng dễ dàng (dù chỉ biến dạng chút ít) khiến nó dễ điều khiển hơn các thiết bị quang cơ học rất nhiều lần.
Và chính sự biến dạng này cho phép ta có một tia laser có thể được điều khiển một cách dễ dàng, và điều đó đồng nghĩa với việc ta sẽ thực hiện các nghiên cứu dễ dàng hơn.
Technion researchers have demonstrated, for the first time, that laser emissions can be created through the interaction of light and water waves. This "water-wave laser" could someday be used in tiny sensors that combine light waves, sound and water waves, or as a feature on microfluidic "lab-on-a-chip" devices used to study cell biology and to test new drug therapies.
For now, the water-wave laser offers a "playground" for scientists studying the interaction of light and fluid at a scale smaller than the width of a human hair, the researchers write in the new report, published November 21 in Nature Photonics.
The study was conducted by Technion-Israel Institute of Technology students Shmuel Kaminski, Leopoldo Martin, and Shai Maayani, under the supervision of Professor Tal Carmon, head of the Optomechanics Center at the Mechanical Engineering Faculty at Technion. Carmon said the study is the first bridge between two areas of research that were previously considered unrelated to one another: nonlinear optics and water waves.
A typical laser can be created when the electrons in atoms become "excited" by energy absorbed from an outside source, causing them to emit radiation in the form of laser light. Professor Carmon and his colleagues now show for the first time that water wave oscillations within a liquid device can also generate laser radiation.
The possibility of creating a laser through the interaction of light with water waves has not been examined, Carmon said, mainly due to the huge difference between the low frequency of water waves on the surface of a liquid (approximately 1,000 oscillations per second) and the high frequency of light wave oscillations (1014 oscillations per second). This frequency difference reduces the efficiency of the energy transfer between light and water waves, which is needed to produce the laser emission.
To compensate for this low efficiency, the researchers created a device in which an optical fiber delivers light into a tiny droplet of octane and water. Light waves and water waves pass through each other many times (approximately one million times) inside the droplet, generating the energy that leaves the droplet as the emission of the water-wave laser.
The interaction between the fiber optic light and the miniscule vibrations on the surface of the droplet are like an echo, the researchers noted, where the interaction of sound waves and the surface they pass through can make a single scream audible several times. In order to increase this echo effect in their device, the researchers used highly transparent, runny liquids, to encourage light and droplet interactions.
Furthermore, a drop of water is a million times softer than the materials used in current laser technology. The minute pressure applied by light can therefore cause droplet deformation that is a million times greater than in a typical optomechanical device, which may offer greater control of the laser's emissions and capabilities, the Technion scientists said.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét