มันจะเป็นความฝันของนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่จะมองผ่านเลนส์ของยานสำรวจระยะไกลแบบเรียลไทม์โดยมองไปรอบ ๆ ภูมิประเทศต่างดาวราวกับว่าเธออยู่บนพื้นผิวโลก แต่เครื่องส่งวิทยุในปัจจุบันไม่สามารถ จัดการแบนด์วิดท์ที่จำเป็นสำหรับฟีดวิดีโอในระยะหลายล้านไมล์ เทคโนโลยีใหม่ที่สิทธิบัตรโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ University of Rochester อาจทำให้แอปพลิเคชันเช่นฟีดวิดีโอ Mars สามารถทำได้โดยใช้เลเซอร์แทนเทคโนโลยีวิทยุ ความพึงพอใจพิเศษภายในกระจกของไฟเบอร์เลเซอร์ช่วยกำจัดการกระเจิงที่เป็นอันตรายซึ่งเป็นอุปสรรคหลักในการแสวงหาเลเซอร์ไฟเบอร์ที่มีกำลังสูง
เราใช้เลเซอร์ในทุกสิ่งตั้งแต่การสื่อสารโทรคมนาคมไปจนถึงอาวุธขั้นสูง แต่เมื่อเราต้องการเลเซอร์พลังงานสูงเราต้องถอยกลับไปใช้วิธีการแบบเก่าที่ไม่มีประสิทธิภาพ Govind Agrawal ศาสตราจารย์ด้านทัศนศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Rochester กล่าว ตอนนี้เราได้แสดงวิธีที่ง่ายอย่างไม่น่าเชื่อในการทำเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงซึ่งมีศักยภาพมหาศาล
ด้วยการลบข้อ จำกัด หลักอย่างหนึ่งของเลเซอร์ไฟเบอร์และแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ Agrawal ทำให้พวกเขาสามารถแทนที่เลเซอร์ที่ทรงพลังกว่าเดิม แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าและคุณภาพต่ำกว่าเลเซอร์แบบดั้งเดิม ปัจจุบันอุตสาหกรรมต่างๆใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และเลเซอร์โซลิดสเตทไดโอดสำหรับเชื่อมหรือตัดโลหะและตัดเฉือนชิ้นส่วนเล็ก ๆ แต่เลเซอร์ชนิดนี้มีขนาดใหญ่และยากที่จะเย็น ในทางตรงกันข้ามทางเลือกใหม่ล่าสุดคือเลเซอร์ไฟเบอร์มีประสิทธิภาพเย็นง่ายกะทัดรัดและแม่นยำยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามปัญหาของเลเซอร์ไฟเบอร์ก็คือเมื่อจำนวนวัตต์เพิ่มขึ้นไฟเบอร์ก็เริ่มสร้างแบ็คแลชที่ปิดเลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
Agrawal ทำงานเพื่อหาวิธีกำจัดแบคแลชที่เกิดจากเงื่อนไขที่เรียกว่าการกระตุ้นแบบ Brillouin เมื่อแสงที่มีพลังงานสูงพอที่จะผ่านเส้นใยได้แสงจะเปลี่ยนองค์ประกอบของเส้นใย คลื่นแสงทำให้พื้นที่ของใยแก้วมีความหนาแน่นมากขึ้นเรื่อย ๆ เท่าที่ตัวหนอนเคลื่อนที่กำลังเคลื่อนที่ไปมาและขยายลำตัวเมื่อมันเคลื่อนที่ตาม เมื่อแสงเลเซอร์ส่องผ่านจากบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงไปยังหนึ่งในความหนาแน่นต่ำมันจะกระจายในลักษณะเดียวกับที่ภาพของฟางก้มเมื่อมันผ่านระหว่างอากาศและน้ำในแก้ว เมื่อพลังงานของเลเซอร์เพิ่มขึ้นการเลี้ยวเบนจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งมันสะท้อนแสงเลเซอร์ไปทางด้านหลังไปทางเลเซอร์แทนที่จะลงไปในไฟเบอร์อย่างเหมาะสม
ในการสนทนากับ Hojoon Lee อาจารย์ที่มาเยี่ยมประเทศเกาหลี Agrawal สงสัยว่าสิ่งที่สลักอยู่ในเส้นใยอาจช่วยหยุดปัญหาการสะท้อนแสงได้ ความกตัญญูสามารถออกแบบให้ทำหน้าที่เหมือนกระจกส่องทางสองทิศทางทำงานเกือบจะเหมือนกับปัญหาเริ่มต้นเพียงสะท้อนแสงไปข้างหน้าแทนที่จะถอยหลัง ด้วยการออกแบบใหม่ที่เรียบง่ายแสงเลเซอร์จะส่องผ่านใยแก้วนำแสงและบางส่วนก็สร้างการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นที่สะท้อนแสงย้อนหลังบางส่วนอีกครั้ง แต่คราวนี้ชุดของความกตัญญูก็สะท้อนกลับไปข้างหน้าอีกครั้ง ผลลัพธ์สุทธิคือไฟเบอร์เลเซอร์สามารถให้กำลังวัตต์สูงกว่าที่เคยมีมาก่อนการแข่งขันกับเลเซอร์แบบดั้งเดิมและการใช้งานที่เป็นไปได้ที่เลเซอร์ธรรมดาไม่สามารถทำได้เช่นการสื่อสารด้วยเลเซอร์แบนด์วิธสูงที่มีระยะทางไกลหลายล้านไมล์
ในขณะที่ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่ระหว่างดาวเคราะห์มันจะกระจายและกระจายมากจนเมื่อลำแสงจากดาวอังคารมาถึงเราความกว้างของมันจะใหญ่กว่า 500 ไมล์ทำให้ยากที่จะแยกข้อมูลที่เข้ารหัสบนลำแสงออกไปอย่างไม่น่าเชื่อ ไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีความสามารถในการส่งมอบพลังงานที่มากขึ้นจะช่วยให้การรับสัญญาณที่รุนแรงยิ่งขึ้นสำหรับสถานีรับ นอกจากนี้ Agrawal กำลังทำงานร่วมกับ NASA เพื่อพัฒนาระบบการสื่อสารด้วยเลเซอร์ที่จะแพร่กระจายน้อยกว่าเริ่มต้น มันเป็นความหวังของเราที่แทนที่จะมีลำแสงที่กระจายออกไป 500 ไมล์บางทีเราอาจได้ลำแสงที่กระจายออกไปหนึ่งไมล์หรือมากกว่านั้น " Agrawal พูดว่า ความเข้มข้นของพลังงานเลเซอร์นั้นจะทำให้เรารับสัญญาณแบนด์วิดท์สูงได้ง่ายขึ้นจากรถแลนด์โรเวอร์ที่ห่างไกล
หลายคนกำลังใช้เลเซอร์ไฟเบอร์เพื่อแทนที่เลเซอร์ธรรมดาจากเลเซอร์ทางทหารไปจนถึงเลเซอร์โอเมก้าของมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ในห้องปฏิบัติการเลเซอร์เพื่อรักษาพลังงาน (LLE) ซึ่งเป็นเลเซอร์รังสีอัลตราไวโอเลตที่ทรงพลังที่สุดในโลก Agrawal จะทำงานร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ที่ LLE เพื่อนำระบบตะแกรงใหม่ไปใช้กับระบบเลเซอร์ไฟเบอร์แบบใหม่ของโอเมก้า
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าวมหาวิทยาลัย Rochester
