有看过《星际大战》(Star Wars)系列的老影迷,相信都会对银河帝国军所建造出的死星(Death Star),用超级激光一炮轰爆整颗星球的画面印象深刻。而如今在相关领域研究上,澳洲麦考瑞大学(Macquarie University)的研究团队已经开发出透过钻石让激光功率倍增的方法,亦即超级激光或许将不再只出现于科幻电影中。
该团队将研究成果发表在《激光与光子学评论》(Laser and Photonics Reviews)中,阐述如何将多个激光光的功率转换成单一输出的强大光束,直接瞄向指定的目标。这不禁让人联想到死星同样也是先由多个较细的激光汇聚起来,再形成一道巨大的激光光来摧毁敌人。这个新的激光技术能应用在现实世界中的高风险领域,尤其在国土防御方面。研究的共同作者 Rich Mildren 副教授表示:“为了防止低成本无人机数量以及导弹技术不断提升带来的安全威胁、帮助太空载具供电,以及处理日益增多的太空垃圾,团队正在开发高功率激光来因应这些情况。”
高功率光束形成的关键,在于将超纯的钻石置于汇聚点,利用晶体的相容效应(co-operative effect),让各个光束能够在钻石中聚合成强大的光束,以传递其功率,并导引指向特定目标,同时避免每个单一激光失真的问题。而定向的能量光束也必须维持固定波长,因为这对能否完整穿透大气层至关重要,还能减少危害光束附近的人类和动物眼睛。
过去若要提升激光功率,往往会面临快速过热的难关。因此,将多个激光聚合而成光束,是提升功率极限最有效的办法之一。虽然其他材料也能进行光束聚合,但由于钻石核心的功率传递效应“拉曼散射”(Raman scattering)特别强,若要输出高功率的话,还是钻石最适合。更重要的是,钻石能够快速排放余热,解决过热问题,这也是为何现在全球各地实验室也都以钻石进行相关研究的关系。
- The Star Wars ‘superlaser’ may no longer be sci-fi
(首图来源:Macquarie University)