Det ville være en planetforsker? S drøm om å kikke gjennom øynene til en fjern roverlinser i sanntid, og se seg rundt et fremmed landskap som om hun faktisk var på planetens overflate, men nåværende radiosendere kan ikke håndtere båndbredden som er nødvendig for en videomating over flere millioner miles. Ny teknologi som nylig er patentert av forskere ved University of Rochester, kan imidlertid gjøre bruksområder som en Mars-videofôr mulig, ved bruk av lasere i stedet for radioteknologi. Spesielle gitter inni glasset i en fiberlaser eliminerer praktisk talt skadelig spredning, det viktigste hinderet i jakten på høydrevne fiberlasere.
? Vi bruker lasere i alt fra telekommunikasjon til avansert våpen, men når vi trenger en høydrevet laser, måtte vi falle tilbake på gamle, ineffektive metoder ,? sier Govind Agrawal, professor i optikk ved University of Rochester. ? Vi har nå vist en utrolig enkel måte å lage høykraftige fiberlasere, som har et enormt potensial.?
Ved å fjerne en av hovedbegrensningene for fiberlasere og fiberforsterkere, har Agrawal tillatt dem å erstatte tradisjonelt kraftigere, men mindre effektive og dårligere kvalitet, tradisjonelle lasere. For tiden bruker industrier karbondioksid og diode-pumpede faststoff-krystalllasere for sveising eller skjæring av metall og maskinering av bittesmå deler, men disse lasertypene er klumpete og vanskelig å kjøle ned. Derimot er det nyeste alternativet, fiberlasere, effektive, enkle å avkjøle, mer kompakte og mer presise. Problemet med fiberlasere er imidlertid at når wattstyrken øker, begynner fiberen i seg selv å skape et tilbakeslag som effektivt slår av laseren.
Agrawal jobbet på en måte for å eliminere tilbakeslag som skyldes en tilstand som kalles stimulert Brillouin-spredning. Når lys med høy nok kraft reiser nedover en fiber, endrer lyset i seg selv fiberens sammensetning. Lysbølgene får områder av glassfiberen til å bli mer og mindre tette, omtrent som en omreisende larve klirrer opp og utvider kroppen mens den beveger seg. Når laserlyset går fra et område med høy tetthet til et med lav tetthet, blir det spredt på samme måte som bildet av et strå bøyes når det passerer mellom luften og vannet i et glass. Når kraften til laseren øker, øker diffraksjonen til den reflekterer mye av laserlyset bakover, mot selve laseren, i stedet for riktig ned i fiberen.
I en diskusjon med Hojoon Lee, en besøkende professor fra Korea, lurte Agrawal på om gitter som er etset inne i fiberen kan være med på å stoppe refleksjonsproblemet. Ristene kan utformes slik at de fungerer som et slags toveis speil, og fungerer nesten nøyaktig på samme måte som det opprinnelige problemet, og reflekterer bare lys fremover i stedet for bakover. Med den nye, enkle designen fyrer laserlyset fiberen gjennom ristene, og noe av det skaper igjen tetthetsendringene som reflekterer noe av lyset bakover? Men denne gangen spretter serien med gitter rett og slett den bakovervendte refleksjonen fremover. Nettoresultatet er at fiberlaseren kan levere høyere effekt enn noensinne, og konkurrerer med konvensjonelle lasere og muliggjør bruksområder som konvensjonelle lasere ikke kan utføre, for eksempel laserbåndbredde med høy båndbredde med en planetarisk rover flere millioner kilometer unna.
Når en laserstråle beveger seg mellom planetene, sprer den seg og diffraherer så mye at når en bjelke fra Mars når oss, vil bredden være større enn 500 miles, noe som gjør det utrolig vanskelig å trekke ut informasjonen som er kodet på bjelken. En fiberlaser, med sin evne til å levere mer kraft, vil hjelpe ved å gi mottaksstasjoner et mer intenst signal å jobbe med. I tillegg jobber Agrawal nå med NASA for å utvikle et laserkommunikasjonssystem som vil spre seg mindre til å begynne med. ? Det er vårt håp at i stedet for å ha en bjelke som sprer seg 500 miles, kanskje vi kan få en som bare sprer en kilometer eller så ,? sier Agrawal. Den konsentrasjonen av laserens kraft vil gjøre det mye enklere for oss å motta signaler med høy båndbredde fra en fjern rover.
Mange bruker fiberlasere for å erstatte konvensjonelle lasere, fra militæret til University of Rochester sin egen Omega-laser i Laboratory for Laser Energetics (LLE), som er den kraftigste ultrafiolette laseren i verden. Agrawal vil samarbeide med forskere på LLE for å muligens implementere det nye ristesystemet i Omegas nye fiberlasersystem.
Original kilde: University of Rochester News Release
