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超強雷射在改進諸如雷射誘導擊穿光譜（LIBS）等科學工具，以及加深研究人員對原子、分子、光學和等離子體物理學的理解方面具有廣闊的前景。然而，這些雷射的巨大強度（歸因於它們發出的短暫但強大的能量脈衝）使得科學家難以充分表徵和理解它們。
亞利桑那大學圖森分校（U.A.）和佛羅里達州奧蘭多市的中佛羅里達大學（U.C.F.）的研究人員在本週的《科學》雜誌上報告說，他們已經找到了一種彎曲高強度脈衝雷射束的方法，他們希望這一突破將幫助他們更好地理解超強雷射脈衝如何在空氣中傳播，並找到該技術的潛在新用途。
“人們期望雷射做某些事情，比如沿直線傳播，”首席研究員，U.A.光學科學學院的副研究教授帕維爾·波林金說。“雷射束實際上彎曲這一事實非常不尋常。”
波林金和他的同事是第一個報告彎曲脈衝雷射束的人。但是，由中佛羅里達大學的科學家團隊（包括當前研究的合著者德米特里·克里斯托多利德斯和喬治奧斯·西維洛格盧）於2007年11月演示了一種輕微彎曲的連續波（或穩流）雷射，顛覆了雷射只能沿直線傳播的假設。
中佛羅里達大學的研究人員將構成這種彎曲雷射的波形集稱為“艾裡”光束，以紀念英國數學家和天文學家喬治·比德爾·艾裡爵士，他在19世紀20年代首次闡述了彩虹背後的科學原理。
波林金和他的團隊沒有使用穩流雷射束，而是使用了一種高強度雷射，該雷射發射短促的光爆發，也稱為“光子彈”，每次爆發僅持續35飛秒。（一飛秒等於一千萬億分之一秒。）從雷射器直接發出的這些光子彈是圓形的（直徑約0.4英寸或1釐米）且短的（約10微米），對應於脈衝的超短持續時間。它們類似於便士，儘管更薄並且以光速傳播。研究人員使用一塊薄玻璃板，該玻璃板在板上的厚度具有特定的變化，將這些脈衝的輪廓重塑為艾裡光束的輪廓。“該板引入的相移將光子彈從圓形變為更像三角形的艾裡光束，”波林金說。
由於脈衝具有極高的強度，它們會使路徑中的空氣電離，在它們的尾跡中留下彎曲的等離子體流。每個光子彈都成為電磁能的強烈集中，這些電磁能沿著彎曲的軌跡傳播，並在後面留下彎曲的等離子體通道。總的來說，自彎曲光束確實有其侷限性——光子彈偏離直線不會超過光束的直徑。“如果光束直徑為一釐米，”波林金說，“它彎曲的程度不會超過一釐米。”
儘管這看起來可能不是一個顯著的曲率，但這種偏差足以使科學家能夠詳細測量光子彈沿其路徑產生的輻射分佈。當脈衝光束沿直線傳播時，來自光束路徑上不同位置的輻射會重疊，並且這些重疊的模式難以觀察。
“我們並不真正理解雷射束的[結構]，這非常重要，”研究合著者，U.A.數學科學中心主任傑羅姆·莫洛尼說。“這裡的意義在於，您不會期望看到光線改變軌跡。”
一旦研究人員更多地瞭解了超強雷射脈衝的傳播方式，他們希望能夠很好地利用它們。一個想法是將脈衝雷射射入雲層，以引出風暴中的閃電，並利用雷射尾跡中形成的等離子體通道將閃電引導遠離房屋和電線。另一種可能性：在高層大氣中汙染物光譜研究中，使用高強度雷射作為遠端照明源。