I ricercatori progettano lenti olografiche basate sul plasma

Un’illustrazione di una lente al plasma olografica e della macchia focale del laser che crea (blu). Crediti: Edwards et al.

Gli ologrammi sono immagini tridimensionali (3D) prodotte da fasci di luce interferenti che riflettono oggetti fisici o fotografie. Negli ultimi anni, sono stati introdotti in Varietà di impostazioni, ad esempio per migliorare la formazione dei dipendenti o creare arte più coinvolgente.

I ricercatori del Lawrence Livermore Laboratorio Nazionale, Università della California Berkeley e della Princeton University hanno recentemente utilizzato l’olografia per progettare un nuovo tipo di lente in plasma. Questa lente, introdotta in un articolo pubblicato in Lettere di revisione fisica.potrebbe consentire lo sviluppo di laser e tecnologie ottiche più avanzate.

“Il nostro lavoro sulle lenti al plasma è il risultato di uno sforzo più ampio sull’ottica al plasma, in cui abbiamo cercato di progettare e costruire componenti ottici dal plasma piuttosto che da materiali più tradizionali, come il vetro”, Matthew Edwards, uno dei ricercatori che ha realizzato lo studio, ha detto a Phys.org. “Il plasma è utile come materiale ottico perché può tollerare intensità luminosa molto più elevata di qualsiasi materiale solido, e possiamo quindi utilizzare l’ottica al plasma per costruire laser compatti ultra-alta-potenza.”

Le lenti diffrattive che Edwards ei suoi colleghi descrivono nel loro documento si basano su una versione modificata della griglia di diffrazione del volume del plasma, un rinomato strumento fisico utilizzato per separare i colori in luce incidente. Pertanto, QUANDO preparavano il loro progetto, i ricercatori hanno sfruttato le conoscenze e i risultati acquisiti nei loro precedenti esperimenti sui reticoli.

In sostanza, le nuove lenti al plasma olografiche utilizzano lo spostamento di fase che si verifica quando la luce passa attraverso il plasma per creare una piastra a zona di fase. Questo è essenzialmente un tipo di ottica in cui l’interferenza costruttiva e distruttiva della luce produce una macchia focale ad alta intensità dopo l’obiettivo.

“Il plasma viene creato e modificato dall’interferenza tra una coppia di laser a pompa più debole”, ha detto Edwards. “Il vantaggio di una lente diffrattiva è che è resistente alle imperfezioni della densità del plasma; il plasma è difficile da controllare, quindi questa robustezza è importante”.

Le lenti progettate da Edwards e dai suoi colleghi si basano su due laser a pompa collineari, con diversi fuochi sovrapposti in un getto di gas. Poiché sono fatti di plasma, possono tollerare intensità di luce molto elevate, mille a un milione di volte superiore a quelli tollerati da lenti o lenti in vetro basati su altri materiali solidi non ionizzati.

Nel loro foglio, i ricercatori delineano i principi di progettazione chiave degli obiettivi plasmatici diffrattivi. Inoltre, presentano i risultati delle simulazioni per i due meccanismi plasmatici che attribuiscono il loro funzionamento, vale a dire fluttuazioni di ionizzazione in modo spaziale e fluttuazioni a densità dei ioni ponderorosso.

Edwards e i suoi colleghi sono tra i primi a progettare una lente basata su proprietà del plasma realizzabili sperimentalmente. Finora, l’obiettivo è stato progettato e simulato solo in teoria, ma presto potrebbe essere realizzato anche sperimentalmente, in ambienti di laboratorio.

“I parametri richiesti per dimostrare sperimentalmente le lenti sono simili a quelli che abbiamo ottenuto con i reticoli di diffrazione del plasma”, ha affermato Edwards.

Le ottiche al plasma si sono rivelate strumenti altamente promettenti, poiché sono resistenti ai danni e possono essere utilizzate per manipolare la luce ad alta intensità. In futuro, l’obiettivo creato da Edwards e altri componenti ottici simili potrebbero essere utilizzati per fabbricare laser altamente performanti e ad alta potenza basati sul plasma.

“Questo tipo di ottica consente di potenzialmente la creazione di laser con poteri di picco molto più elevati di quelli che possono essere costruiti oggi, aprendo nuovi regimi di fisica ad alta intensità all’esplorazione”, ha detto Edwards. “Stiamo ora lavorando alla creazione di una lente al plasma in laboratorio, che ci consenta di esaminare sperimentalmente le prestazioni e il comportamento di questo tipo di ottica. Stiamo anche sviluppando altri tipi di ottica al plasma, con l’obiettivo di creare una cassetta degli attrezzi completa di componenti al plasma per manipolare la luce ad alta potenza.”


Utilizzo di laser a pompa per creare lenti al plasma che si concentrano a livelli di intensità molto elevati


Maggiori informazioni:
MR Edwards et al, Lenti al plasma olografiche, Lettere di revisione fisica. (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.065003

© 2022 Rete Scienza X

Citazione: I ricercatori progettano lenti olografiche basate sul plasma (2022, 17 marzo) recuperate il 17 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-holographic-lenses-based-plasma.html

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