光本身能投下阴影吗？这听起来像是一个哲学谜题，但研究人员发现，在某些条件下，激光束可以像不透明的物体一样投射出阴影。这一发现挑战了对阴影的传统理解，并为使用激光束控制另一束激光束的技术开辟了新的可能性。“激光投射阴影以前被认为是不可能的，因为光通常会穿过其他光而不相互作用，”来自布鲁克黑文国家实验室的研究小组负责人Raphael a.Abrahao说，他之前在渥太华大学工作。
“我们展示了一种非常违反直觉的光学效应，这促使我们重新考虑阴影的概念。”在Optica中，研究人员描述了他们如何使用红宝石晶体和特定的激光波长来证明激光束可以阻挡光线，并由于非线性光学过程而产生可见的阴影。当光以强度依赖的方式与材料相互作用并可能影响另一个光场时，就会发生这种效应。Abrahao说：“我们对阴影的理解与我们对光和光学的理解是相辅相成的。”。
“这一新发现可能在各种应用中有用，如光开关、光控制另一种光存在的设备，或需要精确控制光传输的技术，如高功率激光器。”这项新研究是对光束在特殊条件下和非线性光学过程中如何与另一光束相互作用的更大探索的一部分。这个想法始于一次午餐谈话，当时有人指出，用3D可视化软件制作的一些实验示意图描绘了激光束的阴影，因为它们将其视为圆柱体，而没有考虑激光束的物理特性。一些科学家想知道：这能在实验室里完成吗？
Abrahao说：“午餐时一场有趣的讨论引发了关于激光物理学和材料非线性光学响应的对话。”。“从那里，我们决定进行一项实验来演示激光束的阴影。”为了做到这一点，研究人员将高功率的绿色激光穿过一个由标准红宝石晶体制成的立方体，并从侧面用蓝色激光照射它。当绿色激光进入红宝石时，它会局部改变材料对蓝色波长的响应。绿色激光的作用类似于普通物体，而蓝色激光的作用则类似于照明。
两个光源之间的相互作用在屏幕上产生了一个阴影，这个阴影是绿色激光阻挡蓝光的暗区。它符合阴影的所有标准，因为它肉眼可见，遵循它所落表面的轮廓，并遵循作为物体的激光束的位置和形状。激光阴影效应是红宝石中光学非线性吸收的结果。产生这种效果是因为绿色激光增加了蓝色照明激光束的光吸收，在照明光中产生了一个光强度较低的匹配区域。结果是一个较暗的区域，表现为绿色激光束的阴影。阴影测量
Abrahao说：
“这一发现扩大了我们对光与物质相互作用的理解，并为以我们以前从未考虑过的方式利用光开辟了新的可能性。”。研究人员通过实验测量了阴影对比度对激光束功率的依赖性，发现最大对比度约为22%，与晴天树木阴影的对比度相似。他们还开发了一个理论模型，并表明它可以准确地预测阴影对比度。