En langsigtet laserstråle

Sommetider, muligheder falder i vores skød, når vi mindst venter dem. Et team af CERN-inspektører, i samarbejde med Instituttet for Plasmafysik i Prag (IPP), har udviklet en banebrydende laserstråle, mens han arbejdede på et særligt udfordrende opretningssystem. "Mens udviklingen af ​​justeringssystem for HIE-ISOLDE acceleratoren, vi opdagede, at systemet, der genererede en struktureret laserstråle, havde forbløffende optiske egenskaber", forklare Jean-Christophe Gayde (CERN, EN-SMM-ESA) og Miroslav Šulc (IPP), systemets opfindere. "Vi havde i første omgang ikke planer om at udvikle en generator til denne slags laserstråler, men resultaterne af vores forskning var meget opmuntrende."

Fortsætter med det "uplanlagte" projekt, de to teams udviklede den "strukturerede laserstråle", hvilket er ekstremt innovativt, idet det producerer stråler, der er næsten ikke-diffraktive. Bjælkernes centrale akse divergerer meget lidt, selv over en afstand på flere hundrede meter:200 meter fra systemet, laserens midterakse måler kun et par millimeter i diameter, næppe mere, end da den forlod generatoren (se billede 2). De systemer, der er tilgængelige på markedet, producerer sådanne bjælker over en afstand på kun få meter.

Dens exceptionelle egenskaber giver det strukturerede laserstrålepotentiale på mange områder, herunder kommunikation, medicin, fysik og, først og fremmest, metrologi. "På CERN, denne laser ville være et værdifuldt værktøj til at justere magneter, takket være dens lave centrale divergens", siger Jean-Christophe Gayde. "Og den har en særlig bemærkelsesværdig egenskab:under visse forhold, strålen rekonstruerer sig selv efter at have mødt en forhindring. Med andre ord, dens glorie kan rekonstruere den centrale stråle, efter at den har passeret forhindringen, på samme måde som en Bessel-bjælke."

Den strukturerede laserstråle kan fremstilles af kildelaserstråler i en lang række bølgelængder, og dens geometri kan let tilpasses (diameter af den centrale divergens, antal cirkler i glorien, etc.). Selve generatoren kan være meget kompakt (på størrelse med en tændstikæske) og justerbar, mens det stadig er rimeligt billigt. "Vi indgav en patentansøgning i maj 2018, og siden da har vi været i dialog med flere potentielle kunder i Europa for at etablere samarbejder", siger Amy Bilton, den vidensoverførselsansvarlige (KTO) ansvarlig for projektet inden for CERNs Knowledge Transfer-gruppe. "Undersøgelser er i gang, og der er behov for flere tests, men den strukturerede laserstråle kunne forbedre nogle applikationer, der bruger lysstråler betydeligt, især laserstråler."