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超强激光在改进诸如激光诱导击穿光谱（LIBS）等科学工具，以及加深研究人员对原子、分子、光学和等离子体物理学的理解方面具有广阔的前景。然而，这些激光的巨大强度（归因于它们发出的短暂但强大的能量脉冲）使得科学家难以充分表征和理解它们。
亚利桑那大学图森分校（U.A.）和佛罗里达州奥兰多市的中佛罗里达大学（U.C.F.）的研究人员在本周的《科学》杂志上报告说，他们已经找到了一种弯曲高强度脉冲激光束的方法，他们希望这一突破将帮助他们更好地理解超强激光脉冲如何在空气中传播，并找到该技术的潜在新用途。
“人们期望激光做某些事情，比如沿直线传播，”首席研究员，U.A.光学科学学院的副研究教授帕维尔·波林金说。“激光束实际上弯曲这一事实非常不寻常。”
波林金和他的同事是第一个报告弯曲脉冲激光束的人。但是，由中佛罗里达大学的科学家团队（包括当前研究的合著者德米特里·克里斯托多利德斯和乔治奥斯·西维洛格卢）于2007年11月演示了一种轻微弯曲的连续波（或稳流）激光，颠覆了激光只能沿直线传播的假设。
中佛罗里达大学的研究人员将构成这种弯曲激光的波形集称为“艾里”光束，以纪念英国数学家和天文学家乔治·比德尔·艾里爵士，他在19世纪20年代首次阐述了彩虹背后的科学原理。
波林金和他的团队没有使用稳流激光束，而是使用了一种高强度激光，该激光发射短促的光爆发，也称为“光子弹”，每次爆发仅持续35飞秒。（一飞秒等于一千万亿分之一秒。）从激光器直接发出的这些光子弹是圆形的（直径约0.4英寸或1厘米）且短的（约10微米），对应于脉冲的超短持续时间。它们类似于便士，尽管更薄并且以光速传播。研究人员使用一块薄玻璃板，该玻璃板在板上的厚度具有特定的变化，将这些脉冲的轮廓重塑为艾里光束的轮廓。“该板引入的相移将光子弹从圆形变为更像三角形的艾里光束，”波林金说。
由于脉冲具有极高的强度，它们会使路径中的空气电离，在它们的尾迹中留下弯曲的等离子体流。每个光子弹都成为电磁能的强烈集中，这些电磁能沿着弯曲的轨迹传播，并在后面留下弯曲的等离子体通道。总的来说，自弯曲光束确实有其局限性——光子弹偏离直线不会超过光束的直径。“如果光束直径为一厘米，”波林金说，“它弯曲的程度不会超过一厘米。”
尽管这看起来可能不是一个显着的曲率，但这种偏差足以使科学家能够详细测量光子弹沿其路径产生的辐射分布。当脉冲光束沿直线传播时，来自光束路径上不同位置的辐射会重叠，并且这些重叠的模式难以观察。
“我们并不真正理解激光束的[结构]，这非常重要，”研究合著者，U.A.数学科学中心主任杰罗姆·莫洛尼说。“这里的意义在于，您不会期望看到光线改变轨迹。”
一旦研究人员更多地了解了超强激光脉冲的传播方式，他们希望能够很好地利用它们。一个想法是将脉冲激光射入云层，以引出风暴中的闪电，并利用激光尾迹中形成的等离子体通道将闪电引导远离房屋和电线。另一种可能性：在高层大气中污染物光谱研究中，使用高强度激光作为远程照明源。