研究人员发现，在特定情况下，激光束可以像不透明物体一样行为并投射阴影。这一发现为可以利用一束激光来控制另一束激光的技术开辟了新途径。
光是否可以创造阴影？虽然这听起来像是一个令人困惑的问题，但科学家们发现，在某些情况下，激光束确实可以像固体物体一样产生阴影。这一发现挑战了传统对于阴影的看法，为激光在创新技术中的应用提供了令人兴奋的新潜力。
布鲁克海文国家实验室的研究团队负责人拉斐尔·阿布拉哈奥（Raphael A. Abrahao）表示：“以前认为激光光线投射阴影是不可能的，因为光通常会穿过其他光而不发生任何相互作用。我们的这一不寻常光学现象的展示促使我们重新思考对阴影的认识。”
在由Optica Publishing Group出版的期刊Optica中，研究人员解释了他们如何通过利用红宝石晶体和特定激光波长演示激光束可以阻挡光并投射出可见阴影的原理。这一现象是非线性光学过程的结果，当光与材料相互作用时，会根据光的强度影响另一个光学场。
阿布拉哈奥表示：“我们的阴影理解随着我们对光和光学的理解而演变。这一最新发现可能在光学开关等领域具有宝贵的应用，那里一种光控制另一种光，或在需要精确调节光传输的技术中，特别是在高功率激光中。”
灵感来自午餐讨论
这项新研究是针对光束在独特条件下如何相互影响及非线性光学效应的更广泛调查的一部分。这个概念源于一次午餐讨论，当时科学家们注意到一些使用3D可视化软件创建的实验模型描绘了激光束的阴影，像圆柱体一样对待，而没有考虑其中涉及的物理原理。这引发了好奇心：在实验室中复制这一现象是否可行？
阿布拉哈奥说：“最初在午餐时的轻松讨论演变为对激光物理及材料非线性光学响应的严肃研究。我们随后决定进行实验以展示激光束的阴影。”
在他们的实验中，研究人员通过一个红宝石晶体制成的立方体照射了一束强大的绿色激光，同时从侧面用蓝色激光照亮它。绿色激光的进入改变了红宝石晶体对蓝色波长的反应。在这种情况下，绿色激光表现得像一个实际的物体，而蓝色激光则充当光源。
两个激光之间的相互作用在屏幕上产生了一道阴影，清晰可见的是绿色激光阻挡蓝光形成的黑暗区域。它符合阴影的所有标准——可观察到，符合其落在的表面的形状，并反映绿色激光束的位置和形状，充当一个物体。
这种激光阴影效应源自红宝石晶体中的非线性光学吸收。现象的发生是因为绿色激光增强了蓝色激光的光学吸收，在照明光内创造了一个光学强度较低的区域。最终结果是形成了一个类似绿色激光束阴影的暗区域。
测量阴影
阿布拉哈奥评论道：“这一发现拓宽了我们对光如何与物质相互作用的理解，并开启了以我们未曾考虑的方式使用光的新可能性。”
研究人员实验性地评估了阴影的对比度如何受到激光束功率的影响，观察到最大对比度约为22%，类似于阳光明媚的日子里树木投下的阴影。他们还开发了一个理论模型，准确预测了阴影的对比度。
从技术角度来看，团队指出，他们的发现表明，转发的激光强度可以通过另一个激光进行调节。他们的未来工作将探索不同材料和激光波长，以产生类似的效果。
