Sono lieto di presentare il professor Sokolov e il suo team. Sono stati i primi ad usare laser ad alta potenza per rilevare l'antrace in tempo reale. Vale a dire in un nanosecondo, non in pochi secondi.
Hanno poi pensato ad altri problemi relativi alla filamentazione della luce, alla messa a fuoco della luce e ai modi in cui possiamo usare queste tecniche per andare oltre i limiti quantici standard. Descriviamo un protocollo sperimentale per usare filamenti laser femtosecondi al fine di ottenere una risoluzione limitata di sub-diffrazione a distanze che sarebbero intrattabili classicamente. I filamenti laser possono mantenere un'alta intensità e un diametro sub-millimetro su lunghe distanze di propagazione.
Ciò consente il rilevamento, la scansione, la spettroscopia di imaging con una risoluzione migliorata. La filamentazione laser può essere generata in molti mezzi tra cui atmosfera e acqua. La tecnica può essere adattata agli studi sull'ottica oceanica.
Non è facile generare la filamentazione laser. Un trucco utile è regolare il cinguettio dell'impulso per ottenere l'intensità necessaria. Quindi oggi vedremo gli esperimenti sulla filamentazione, concentrando la luce in piccole fibre, e questo è qualcosa che, messo nel contesto attuale, ci aiuta a visualizzare ciò che stiamo facendo con gli esperimenti, dal rilevamento dell'antrace all'esame dell'ottica oceanica.
Impostare l'apparecchio su un banco ottico e seguire le precauzioni di sicurezza per un laser di classe 4. Per creare il filamento, utilizzare un laser a zaffiro di titanio femtosecondo pulsato e amplificato. Passare il raggio laser attraverso un diaframma che ritaglia leggermente i bordi esterni.
Il gradiente acuto nel profilo di intensità spaziale causato dal ritaglio del laser è noto per la formazione del filamento di semi. Quindi, passare il fascio attraverso una lente convergente con una lunghezza focale superiore a 200 centimetri. Aiuta a seminare l'auto-messa a fuoco inclinando leggermente l'obiettivo rispetto alla direzione di propagazione.
Disporre di avere un dump del fascio appropriato dopo la messa a fuoco geometrica dell'obiettivo. Per osservare un filamento, azionare il laser con una potenza di uscita istantanea sufficiente per l'auto-messa a fuoco nell'aria. Cerca la filamentazione vicino alla messa a fuoco geometrica dell'obiettivo usando carta bianca.
Con la carta nel percorso del fascio, cerca un alone diffuso di diversi millimetri che circonda un nucleo tremolante e luminoso di circa 100 micrometri. Fare ulteriori osservazioni oltre il filamento. Lì, anelli di emissione conici luminosi, multicolori sono il risultato di un caratteristico processo di modulazione autofase nell'aria.
Più punti luminosi indicano che ci sono più filamenti. Per eliminare i punti luminosi, introdurre l'attenuazione nel fascio prima dell'iride. Con la corretta attenuazione, i punti luminosi nel modello di emissione conica vengono eliminati.
Prepararsi a condurre un test di scansione remota con il laser. Fissare uno stadio di traslazione motorizzato a due assi nel percorso del fascio in modo che traduca perpendicolarmente al fascio. Assicurarsi che il filamento del raggio laser sia incidente al centro dello stadio.
Creare quindi una destinazione da analizzare con il sistema. Ottenere un contenitore e posizionare due millimetri di sabbia sul fondo. Metti oggetti in rame, alluminio e acciaio inossidabile sopra lo strato di sabbia.
Quindi, metti un altro strato di sabbia di due millimetri sopra i metalli. Con il laser spento, mettere il contenitore al centro della fase di traduzione in cui si verifica la filamentazione. Per raccogliere i dati, collegare l'output dello spettrometro al computer.
Impostare il trigger esterno e il controllo del computer affinché il laser uccidi un singolo colpo. Successivamente impostare l'apparato del sensore. In questo caso, posizionare uno spettrometro in modo che punti di ingresso nel punto di impatto della filamentazione sulla fase di traslazione.
Utilizzare l'obiettivo per accoppiare la luce dal punto di impatto nello spettrometro. Posizionare l'obiettivo da una a due lunghezze focali da dove si verifica la filamentazione. Attivare il laser tramite software e registrare il segnale dallo spettrometro.
Questa disposizione di rame, alluminio e acciaio inossidabile è oscurata sotto circa due millimetri di sabbia. Le caratteristiche spettrali dei metalli sepolti misurate dalla configurazione consentono la creazione di un'immagine composita con rame in verde, alluminio in rosso e acciaio inossidabile in ciano. Un raggio laser non filamentato al limite di diffrazione scansionato su un piccolo logo Texas A&M stampato non rivela testo riconoscibile.
Al contrario, un raggio laser filamentato scansionato sopra il logo genera un'immagine con elementi distinguibili. L'energia e l'intensità dell'impulso sono parametri molto importanti per generare filamentazione laser. L'uso della filamentazione laser nella spettroscopia remota può aumentare il rapporto segnale-rumore nel telerilevamento.
Questa tecnica ha spianato la strada per ottenere l'alta risoluzione spettrale nel telerilevamento. I laser di classe 4 necessari per questo lavoro sono pericolosi. Gli sperimentatori devono indossare dispositivi di protezione individuale e seguire tutti i protocolli di sicurezza.
