"위험할 정도로 강력한" 레이저 실험이 대학 복도에서 기록을 세웠습니다.

메릴랜드 대학교 2023년 2월 13일

45미터 거리를 이동하면서 빛을 모으기 위한 실험에서 레이저가 UMD 복도로 전송됩니다. 크레딧: UMD의 강렬한 레이저-물질 상호작용 연구실

종이와 피부를 태울 만큼 강력한 레이저 펄스가 복도에 타오르는 것은 모든 대학에서 발생하는 것은 아닙니다. 하지만 그런 일이 캠퍼스 북동쪽 모퉁이에 있는 눈에 띄지 않는 건물인 UMD의 에너지 연구 시설에서 일어났습니다. 지금 실용적인 흰색과 회색 홀을 방문하면 코르크 판 뒤를 들여다보고 벽에 있는 구멍을 덮고 있는 금속판을 발견하지 않는 한 여느 대학 홀과 비슷해 보입니다.

그러나 2021년 며칠 밤 동안 UMD 물리학 교수인 Howard Milchberg와 그의 동료들은 복도를 실험실로 변모시켰습니다. 잠재적으로 눈이 멀게 하는 반사를 피하기 위해 문과 분수의 반짝이는 표면을 덮었습니다. 연결 복도는 표지판, 주의 테이프, 특수 레이저 흡수 검정색 커튼으로 차단되었습니다. 일반적으로 개방된 보행 공간에 거주하는 과학 장비 및 케이블.

팀원들이 작업을 시작하는 동안 찰칵 소리가 나서 레이저가 복도를 따라 불타오르는 위험할 정도로 강력한 경로를 경고했습니다. 때로는 빔의 여정이 흰색 세라믹 블록에서 끝나기도 했고, 공기는 ​​더 큰 펑 소리와 금속성 톡톡 튀는 소리로 채워졌습니다. 매일 밤 연구원은 무전기를 들고 옆 연구실의 컴퓨터 앞에 혼자 앉아 요청받은 레이저 조정을 수행했습니다.

왼쪽에서 오른쪽으로: 미 해군 연구소의 물리학자 Eric Rosenthal; 미 육군 연구소의 물리학자인 Anthony Valenzuela; UMD 전기 및 컴퓨터 공학 대학원생 Andrew Goffin은 연구실에서 복도 아래로 레이저 빔을 보내기 위해 벽의 현창에 광학 장치를 정렬합니다. 크레딧: UMD의 강렬한 레이저-물질 상호작용 연구실

그들의 노력은 일시적으로 얇은 공기를 광섬유 케이블, 더 구체적으로 말하면 수십 미터의 빛을 안내하는 공기 도파관으로 변환하는 것이었습니다. 광 데이터 스트림을 위한 효율적인 고속도로를 제공하는 광섬유 인터넷 케이블 중 하나와 마찬가지로 공중 도파관은 빛의 경로를 지정합니다. 이러한 공기 도파관은 대기 오염으로 인해 방출되는 빛 감지, 장거리 레이저 통신 또는 레이저 무기와 같이 빛을 수집하거나 전송하는 것과 관련된 많은 잠재적인 응용 분야를 가지고 있습니다. 공중 도파관을 사용하면 단단한 케이블을 풀거나 중력의 제약을 걱정할 필요가 없습니다. 대신 케이블은 공중에서 지지되지 않은 상태로 빠르게 형성됩니다. Physical Review X 저널에 게재되도록 승인된 논문에서 팀은 45미터 길이의 공기 도파관에서 빛을 유도하여 기록을 설정하는 방법을 설명하고 해당 방법의 물리학을 설명했습니다.

연구원들은 근무 시간 동안 동료나 의심하지 않는 학생들을 불편하게 하거나 방해하는 것을 피하기 위해 밤에 기록적인 대기 연금술을 수행했습니다. 복도의 용도를 변경하려면 먼저 안전 절차에 대한 승인을 받아야 했습니다.

"정말 독특한 경험이었습니다." UMD 전기 및 컴퓨터 공학 대학원생이자 프로젝트에 참여했으며 결과 저널 기사의 주요 저자인 Andrew Goffin은 말합니다. "눈 안전을 위해 커튼을 치는 등 실험실에 있을 때는 처리할 필요가 없는 실험실 밖에서 레이저를 발사하는 작업이 많이 있습니다. 확실히 피곤했습니다."

도파관 없이(왼쪽), 도파관을 사용하여(오른쪽) 복도를 이동한 후 수집된 레이저 광의 분포. 크레딧: UMD의 강렬한 레이저-물질 상호작용 연구실

모든 작업은 그들이 기술을 어느 정도까지 추진할 수 있는지 확인하는 것이 었습니다. 이전에 Milchberg의 연구실에서는 유사한 방법이 1미터 미만의 거리에서도 작동한다는 것을 입증했습니다. 그러나 연구자들은 실험을 수십 미터로 확장하는 데 장애물에 부딪혔습니다. 실험실이 너무 작고 레이저를 움직이는 것이 비현실적이었습니다. 따라서 벽에 뚫린 구멍과 복도가 실험실 공간이 됩니다.