科學家開始探索反激光器概念

近年來，科學家們開始探索反激光器的概念——這種儀器可以完美地吸收特定波長的電磁波，而不是像激光器一樣發出波長分布極窄的脈衝。

現在研究人員將當前的研究成果公之於世，構建了反激光器的藍圖——它比我們以前見過的任何東西都要複雜。

它不僅僅是一種反激光器，還是一種「隨機反激光器」：能夠吸收隨機散射到各個方向的光波。這種能力可能具有各種潛在用途，從手機天線到醫療設備——凡是需要接收電磁波的地方，就能用得到。

反激光可能聽起來很高大上，但它的基本思想實際上已經寫到了名字里。據研究人員稱，你可以把它想像成反向發生的激光——被吸收而不是被輻射出。

「到目前為止，反激光只能在一維結構中實現，激光從兩側射入。」奧地利維也納技術大學的Stefan Rotter說道，「我們的方法更具通用性：我們能夠證明，即使是在二維或三維的任意複雜結構中，它也能完美地吸收特定波長的電磁波。這種新穎的概念擁有更為廣泛的應用前景。 」

正是這種多功能性和靈活性使新型反激光器與之前設計區別開來。該團隊進行了一系列計算和計算機模擬，推斷出新型反激光器的工作原理，然後開始實物測試。

反激光過程的關鍵步驟是找到輸入信號的波前(波陣面)，以便完美地吸收它們。然後，它就能吸收通過各種無法預測途徑到達的波——從多個源反射的散射信號。

「我們被各種複雜方式散射的電磁波所環繞——想想手機信號在到達你的手機之前會反射幾次。」Rotter說，「這種多次散射在所謂的隨機激光器中得到了實際應用。反激光器基於無序介質，具有隨機內部結構，可以捕獲光線，並在提供能量時發出非常複雜的系統特定激光場。」

在建造反激光器時，科學家們安裝了一系列隨機放置的特氟龍圓柱體，並發送微波信號通過它們散射出去——有點像岩石在溪水中使水波偏轉。研究人員千方百計使信號吸收率達到了驚人的99.8％。

然而，這一壯舉僅出現在嚴格控制的情況下——團隊首先需要測量出波反射過程，然後以精細調節中央天線以吸收它們。同時，必須仔細校準信號頻率和吸收強度。

雖然只經過第一場實驗，但它前途一片光明，該項目背後的理論物理學表明，它可以適應一系列其他信號類型和應用場景。研究人員寫道，它可能適用於「需要完美聚焦、路由或吸收波」的任何場景。

「想像一下，如你可以用正確的方式調整手機信號，這樣手機的天線就可以完全吸收信號，」Rotter說，「同樣在醫學上，我們經常需要將能量傳遞到一個非常具體的對象上——如震動波擊碎腎結石。」

反激光治療對我們來說是非常酷的概念。

該研究發表在《自然》雜誌上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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