I vardagen, vi känner till lasrar från många applikationer, till exempel laserskrivare eller stormarknadsscanner. Industriellt, lasrar används vid materialbearbetning för skärning, borrning och märkning, och inom medicin för diagnostiska och terapeutiska ingrepp. Laserspektroskopimetoder är också oumbärliga i vetenskaplig forskning.

Teoretisk utbildning i optik är etablerad på skolor, universitet och industriområden. Dock, det är utmanande att lära sig och lära sig upplägg och korrekt hantering av optiska experiment. På grund av höga kostnader, utrustning och lärarpersonal är vanligtvis begränsade. Dessutom, laserstrålning är farlig, så strikta ögonsäkerhetsprotokoll måste följas.

Nytt undervisningsmetod i virtual reality

Nu, forskare vid Julius-Maximilians-universitetet (JMU) i Würzburg har utvecklat det nya laserlaboratoriet med virtuell verklighet (VR) "femtoPro." I femtoPro, användare bär VR -glasögon och manipulerar optiska element på ett VR -laserbord. På det här sättet, grov och fin positionering av speglar, linser, irisöppningar eller andra enheter kan ändras intuitivt och med samma uppmärksamhet på detaljer som i det verkliga laboratoriet. Egenskaperna och effekterna av dessa element på laserstrålen beräknas och visas i realtid enligt fysiska lagar.

"Flygsimulatorer har blivit oumbärliga för realistisk praktisk utbildning av piloter. Vi har nu tillämpat detta koncept på kortpulslasrar för första gången över hela världen, "förklarar professor Tobias Brixner, en av femtoPro -utvecklarna och chef för ordföranden för fysisk kemi I vid JMU Würzburg, vars forskning fokuserar på ultrakorte laserpulser.

Låga kostnader trots hög komplexitet

Svårigheten med VR -tillvägagångssättet är att, tvärtemot vad många tror, laserstrålar är inte bara "linjeformade, "men har ett" gaussiskt "tvärsnitt vars diameter kan växa sig större och mindre när de sprider sig. Dessutom, interaktionen med materia är mycket komplex och inkluderar allmänt kända fenomen som brytning av ljus på ett glas, liksom olinjär optik som leder till frekvensomvandling (dvs. färgbyte). Som ett resultat, exakt simulering är vanligtvis mycket tidskrävande.

"För att förverkliga ett interaktivt inlärningslabb för sådana optiska system i VR, vi var tvungna att påskynda de nödvändiga beräkningarna så att de körs i realtid på en kommersiellt tillgänglig VR -plattform för konsumenter, "förklarar samarbetspartner professor Sebastian von Mammen, chef för Games Engineering-gruppen vid Computer Science Chair for Human-Computer Interaction på JMU. Som ett resultat, anskaffningskostnaderna för det virtuella labbet uppgår till bara några hundra euro, medan ett riktigt kortpulslaserlabb skulle kräva en investering på hundratusentals euro.

Produktlansering vid evenemanget "Highlights der Physik"

Efter två års utvecklingsarbete, den första versionen av femtoPro kommer nu att presenteras för allmänheten för första gången vid evenemanget "Highlights der Physik" i Würzburg. Som en del av en stor praktisk utställning på marknaden från 28 september till 2 oktober, 2021, intresserade kan ta på sig VR -glasögon själva vid monter B2 ("May the Force be with you! - Lightsaber and Laser Pulses") och experimentera med lasrar i det virtuella laboratoriet.