Физики создали линзу из пламени

Группа физиков из ЮАР представила описание устройства, которое способно решить проблему фокусировки мощных пучков лазерного излучения. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Так как даже специальные сорта оптического стекла оплавляются и растрескиваются из-за нагрева лазером, ученые предложили обойтись вовсе без стекол. Роль линзы выполняет пламя горелки заданной конфигурации.

Авторы изобретения подчеркивают, что идея использовать для управления пучками света нагретый газ пришла в голову другим ученым, и прототипы подобных устройств давно известны специалистам. Однако небольшой коэффициент преломления нагретых газов вкупе с достигавшейся в прошлых экспериментах геометрией системы приводил к тому, что газовые линзы имели очень большое фокусное расстояние и из-за этого были практически бесполезны. Замена струи нагретого газа пламенем горелки позволила добиться четырехкратного улучшения фокусирующей способности и при этом обеспечила на порядки большую по сравнению со стеклянными линзами стойкость к излучению. Разработка южноафриканских исследователей выдерживает излучение в сотни или даже тысячи раз более интенсивное, чем лучшие образцы стеклянных линз.

Созданное физиками устройство представляет собой полый цилиндр, в который вдоль продольной оси направлен луч лазера. Под углом к лучу располагается газовая горелка, пламя которой внутри цилиндра формирует вихрь раскаленного газа. Устройство, как замечают авторы, отличается простой и неприхотливой конструкцией. Цилиндру, в отличие от стеклянной линзы, не требуется ни полировка, ни нанесение специальных просветляющих покрытий. Даже после перегрева ему достаточно просто дать остыть, в то время как перегретым традиционным линзам требуется довольно сложное восстановление.