Laser, který nedávno oslavil 50 let, dostal k výročí bratra a opak v jednom. Skupina vědců v posledním čísle časopisu Science představila prototyp "antilaseru". Překvapivé jednoduché zařízení dokáže proměnit dopadající paprsek laseru na teplo s účinností více než 99 procent.
Od srpna do února
Zařízení postavili a vyzkoušeli v laboratořích vedené experimentální fyzičkou Chuej Cchao na Yaleově univerzitě. Pod článkem je podepsaný i teoretik Douglas Stone, hlavní autor první teoretické studie popisující myšlenku antilaseru. Tato práce vyšla teprve loni v srpnu v časopise Physical Review Letters
Antilaser (přesněji řečeno koherentní absorbér) má podle autorů fungovat jako laser "pozpátku". V běžném laseru se původní slabý paprsek postupně zesiluje. Děj probíhá ve vhodném prostředí (obvykle plynu), ve kterém paprsek udržuje soustava zrcadel.
Laserový paprsek "nabuzuje" elektrony atomů prostředí. Excitované elektrony se ale rychle vrací na svou původní energetickou hladinu. Přebytečné energie se přitom zbaví v podobně fotonu, který se přidá k fotonům původního paprsku.
V antilaseru probíhá celý děj opačně. Světelný paprsek, který do něj vstoupí, se v zařízení pohybuje tak dlouho, dokud se neutlumí. Energie se přitom mění na teplo. U prototypu byla účinnost přeměny v teplo 99,4 procenta.
Základem zařízení je křemíková destička silná zhruba desetinu milimetru. Paprsek se k ní přivádí ze dvou stran zároveň. Z jedné strany s mírným "zpožděním" (přesněji fázově posunutý). Posun obou paprsků je základem funkce destičky.
Nic pro vojáky
Uvažovat o možných způsobech využití nového prvku není jednoduché. "Historie ukazuje, že předpovědi se obvykle minou cílem," řekl časopisu Nature Marin Soljačič z MIT v americkém Cambridge. Pro nové objevy se podle něj obvykle najde zcela nečekané využití.
Téměř jisté je, že systém nebude sloužit k tomu, co laika napadne asi jako první: k rušení laserových paprsků. Dáno je to tím, že antilaser dokáže pohlcovat záření jen velmi přesně dané vlnové délky. V případě publikovaném v Science šlo o laser v infračerveného spektru o vlnové délce 998,5 nanometrů.
Pro lasery jiných vlnových délek je tenká křemíková destička průchozí s malými ztrátami. Což znamená, že pokud by chtěla armáda rušit laserové zaměřovače nepřítele, musela by přesně vědět, s jakou vlnovou délkou laserů na ni protivník vyrukuje.
Větší škoda je, že antilaser díky jeho vybíravosti nebude možné zřejmě použít ani jako základ nových fotovoltaických článků. Přitom systém, který by i při zanedbatelné tloušťce téměř dokonale pohlcoval světlo, by pro ně byl dokonalý.
Ale aby měly fotovoltaické panely smysluplný výkon, musí účinně zachycovat světlo v širokém spektru. Ze záření jedné vlnové délky mnoho energie získat nelze.
Světlo a tma v jednom?
Přesto se nabízí několik praktických možností. Antilaser může sloužit jako filtr pro záření podle vlnové délky. Využívat by ho mohly například nové generace počítačů, které by mohly pracovat se světlem místo elektronů. Tomuto užití nahrává i fakt, že antilaser lze upravit tak, aby i během provozu bylo možné měnit vlnovou délku, na kterou reaguje.
Systém by mohl sloužit jako základ nového typu detektorů, které jinak těžko zachytitelný slabý laserový paprsek účinně změní na měřitelné množství tepla.
Podle autorů si lze představit i fascinující spojení laseru a antilaseru v jednom. Systém by přicházející záření tlumil nebo zesiloval podle přání. Pro něj by si fyzici a elektroinženýři vymysleli možných využití nepochybně ještě mnohem více.
