Des chercheurs conçoivent des lentilles holographiques à base de plasma

Une illustration d’une lentille plasma holographique et de la tache focale laser qu’elle crée (bleu). Crédit : Edwards et al.

Les hologrammes sont des images tridimensionnelles (3D) produites par des faisceaux de lumière interférents qui reflètent des objets physiques ou des photographies. Ces dernières années, ils ont été introduits dans divers contextes, par exemple pour améliorer la formation des employés ou créer des œuvres d’art plus engageantes.

Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory, de l’Université de Californie à Berkeley et de l’Université de Princeton ont récemment utilisé l’holographie pour concevoir un nouveau type de lentille à base de plasma. Cet objectif, présenté dans un article publié dans Lettres d’examen physiquepourrait permettre le développement de lasers et de technologies optiques plus avancés.

“Notre travail sur les lentilles plasma est le résultat d’un effort plus important sur l’optique plasma, où nous avons essayé de concevoir et de construire des composants optiques à partir de plasma plutôt que de matériaux plus traditionnels, comme le verre”, a déclaré Matthew Edwards, l’un des chercheurs qui a effectué l’étude, a déclaré Phys.org. “Le plasma est utile en tant que matériau optique car il peut tolérer des intensités lumineuses bien plus élevées que n’importe quel matériau solide, et nous pouvons donc utiliser l’optique plasma pour construire des lasers compacts à ultra-haute puissance.”

Les lentilles diffractives qu’Edwards et ses collègues décrivent dans leur article sont basées sur une version modifiée du réseau de diffraction de volume de plasma, un outil physique renommé utilisé pour séparer les couleurs dans la lumière incidente. Par conséquent, lors de la préparation de leur conception, les chercheurs ont tiré parti des connaissances et des découvertes acquises lors de leurs précédentes expériences sur les réseaux.

Essentiellement, les nouvelles lentilles plasma holographiques utilisent le déphasage qui se produit lorsque la lumière traverse le plasma pour créer une lame de zone de phase. Il s’agit essentiellement d’un type d’optique dans lequel l’interférence constructive et destructive de la lumière produit une tache focale de haute intensité après la lentille.

“Le plasma est créé et modifié par l’interférence entre une paire de lasers de pompe plus faibles”, a déclaré Edwards. “L’avantage d’une lentille diffractive est qu’elle résiste aux imperfections de la densité du plasma ; le plasma est difficile à contrôler, cette robustesse est donc importante.”

Les lentilles conçues par Edwards et ses collègues sont basées sur deux lasers à pompe colinéaires, avec différents foyers se chevauchant dans un jet de gaz. Comme elles sont constituées de plasma, elles peuvent tolérer des intensités lumineuses très élevées, mille à un million de fois supérieures à celles tolérées par des lentilles en verre ou à base d’autres matériaux solides non ionisés.

Dans leur article, les chercheurs décrivent les principes de conception clés des lentilles plasma diffractives. En outre, ils présentent les résultats de simulations pour les deux mécanismes du plasma qui sous-tendent leur fonctionnement, à savoir l’ionisation variable dans l’espace et les fluctuations de densité ionique d’origine pondéromotrice.

Edwards et ses collègues sont parmi les premiers à concevoir une lentille basée sur des propriétés de plasma expérimentalement réalisables. Jusqu’à présent, la lentille n’a été conçue et simulée que théoriquement, mais elle pourrait bientôt être réalisée expérimentalement, en laboratoire.

“Les paramètres requis pour démontrer expérimentalement les lentilles sont similaires à ceux que nous avons obtenus avec les réseaux de diffraction à plasma”, a déclaré Edwards.

L’optique plasma s’est avérée être un outil très prometteur, car elle résiste aux dommages et peut être utilisée pour manipuler la lumière à haute intensité. À l’avenir, la lentille créée par Edwards et d’autres composants optiques similaires pourraient être utilisés pour fabriquer des lasers de haute puissance et très performants à base de plasma.

“Ce type d’optique permet potentiellement la création de lasers avec des puissances de crête bien plus élevées que ce qui peut être construit aujourd’hui, ouvrant de nouveaux régimes de physique à haute intensité à l’exploration”, a déclaré Edwards. “Nous travaillons actuellement à la création d’une lentille plasma en laboratoire, nous permettant d’examiner expérimentalement les performances et le comportement de ce type d’optique. Nous développons également d’autres types d’optique plasma, dans le but de créer une boîte à outils complète de composants plasma. . pour manipuler la lumière à haute puissance. ”


Utilisation de lasers à pompe pour créer des lentilles plasma qui se concentrent à des niveaux d’intensité très élevés


Plus d’information:
MR Edwards et al, Lentilles plasma holographiques, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.128.065003

© 2022 Réseau Science X

Citation: Des chercheurs conçoivent des lentilles holographiques à base de plasma (17 mars 2022) récupéré le 17 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-holographic-lenses-based-plasma.html

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