Absorvente perfeito coerente - Coherent perfect absorber
Um absorvedor perfeito coerente ( CPA ), ou anti-laser , é um dispositivo que absorve luz coerente e a converte em alguma forma de energia interna, como calor ou energia elétrica. É a contraparte invertida no tempo de um laser . O conceito foi publicado pela primeira vez em 26 de julho de 2010, edição da Physical Review Letters , por uma equipe da Universidade de Yale liderada pelo teórico A. Douglas Stone e pelo físico experimental Hui W. Cao . Na edição de 9 de setembro de 2010 da Physical Review A , Stefano Longhi, da Universidade Politécnica de Milão, mostrou como combinar um laser e um anti-laser em um único dispositivo. Em fevereiro de 2011, a equipe de Yale construiu o primeiro anti-laser funcional. É um dispositivo CPA de dois canais que absorve a saída de dois lasers, mas apenas quando os feixes têm as fases e amplitudes corretas. O dispositivo inicial absorveu 99,4 por cento de toda a luz incidente, mas a equipe por trás da invenção acredita que será possível atingir 99,999 por cento. Originalmente com a cavidade FP, o CPA óptico opera com uma frequência específica e o material com comprimento de onda espesso. Em janeiro de 2012, o CPA de filme fino foi proposto utilizando a dispersão acromática de metal, exibindo a largura de banda incomparável e as vantagens do perfil fino. Esta avaliação teórica foi demonstrada experimentalmente em 2014. Na edição de 21 de março de 2019 da Nature, uma equipe da TU Wien (Áustria) e da Universidade de Nice (França) apresentou a primeira realização experimental de um CPA multicanal em um meio de espalhamento desordenado, que expande consideravelmente o campo de possíveis aplicações. Nesta primeira implementação de um anti-laser aleatório (ou seja, o tempo reverso de um laser aleatório ), uma absorção de mais de 99,78 por cento da intensidade de entrada foi alcançada.
Projeto
No projeto inicial, lasers idênticos são disparados em uma cavidade contendo uma pastilha de silício , um material que absorve a luz que age como um "meio de perda". O wafer alinha as ondas de luz dos lasers para que fiquem presas, fazendo com que a maioria dos fótons salte para frente e para trás até que sejam absorvidos e transformados em calor. Além disso, muitas das ondas de luz restantes são canceladas interferindo umas nas outras. Em contraste, um laser normal usa um meio de ganho que amplifica a luz em vez de absorvê-la. Uma configuração diferente foi usada para a primeira demonstração experimental de um CPA em um meio desordenado (anti-laser aleatório). Aqui, um guia de ondas metálico foi usado com um conjunto de objetos de dispersão colocados aleatoriamente dentro. No meio desse "meio desordenado", foi introduzida uma antena, na qual o sinal injetado no guia de ondas pode se acoplar. Para atingir a condição CPA, a frente de onda injetada das microondas foi moldada em um total de oito antenas externas e a força de acoplamento da antena central foi ajustada movendo-a para dentro e para fora do guia de ondas.
Formulários
Absorventes perfeitos coerentes podem ser usados para construir interferômetros de absorção, que podem ser úteis em detectores, transdutores e interruptores ópticos. Outra aplicação potencial é em radiologia, onde o princípio do CPA pode ser usado para direcionar com precisão a radiação eletromagnética dentro de tecidos humanos para fins terapêuticos ou de imagem. Além disso, o conceito de CPA pode ser explorado para atingir o foco perfeito de sinais acústicos ou eletromagnéticos em receptores, mesmo quando eles estão embutidos em ambientes complexos.
Referências
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