
近年来,科学家们开始探索反激光的概念——一种能完美吸收特定波长光的装置,而不是像激光那样发射光。
现在,研究人员发表了一项研究,探索建造一种比我们以前见过的任何东西都复杂的反激光器的蓝图。
这个团队的装置不仅仅是一个反激光装置,它还是一个“随机反激光装置”:能够吸收随机向各个方向散射的波。这种能力可以有多种潜在的用途,从手机天线到医疗设备,任何地方的波都可以被捕捉到。
反激光可能听起来很疯狂,但实际上它就像罐头上写的那样。你可以把这样一个装置想象成一个反向发生的激光脉冲——被吞没而不是发射出去,根据研究人员的说法。
“到目前为止,反激光只在一维结构中实现,激光从相反的方向照射到一维结构上,”研究小组成员之一、奥地利维也纳理工大学的斯特凡•罗特(Stefan Rotter)表示。
“我们的方法更为普遍:我们能够证明,即使是二维或三维中任意复杂的结构,也能完美地吸收合适的定制波。”通过这种方式,这个新概念也可以被用于更广泛的应用。”
正是这种多功能性和灵活性使这种新型反激光装置有别于以往的此类装置。研究小组进行了一系列的计算和计算机模拟,以理论化这种完全吸收的反激光是如何工作的,然后用物理实验室测试来支持他们。
这一过程的关键是为传入的信号找到一个波阵面,以便完美地吸收它们。这样就可以吸收那些没有以可预测的方式到达的波,而是来自多个源的散射信号。
Rotter说:“以一种复杂的方式散射的波实际上就在我们周围——想想一个手机信号在到达你的手机之前反射了几次。”
“这种多重散射在所谓的随机激光器中得到了实际应用。这种外来激光器是基于一种无序的介质,具有随机的内部结构,当提供能量时,这种介质可以捕获光并发出非常复杂的、特定于系统的激光场。”

随机反激光设置。(维也纳工业大学)
在建造他们自己的反激光装置时,科学家们随机放置了一系列特氟隆圆柱体,并向它们发射微波信号——有点像石头使水坑中的水波发生偏转。
在顶部放置一个波导,其中心有一个天线,用来吸收入射波。研究人员设法获得了大约99.8%的信号的吸收率。
不过,这种高信号只有在严格控制的条件下才会出现——研究小组首先测量了反射回来的声波,以便微调中央天线来吸收它们。信号的频率和吸收强度都必须仔细校准。
作为第一次尝试,这是非常有希望的,而该项目背后的理论物理学表明,它可以适应一系列其他信号和应用。研究人员写道,它可以适用于任何“需要完美聚焦、路由或吸收波的情况”。
“想象一下,例如,你可以调整手机信号完全正确的方式,使它完全被你手机的天线吸收,”Rotter说。
“同样在医学上,我们经常处理将波能量传递到一个非常特定的点的任务——比如冲击波粉碎肾结石。”
用反激光治疗对我们来说听起来很酷。