211service.com
Ciemne impulsy z lasera kropek kwantowych
Kiedy myślisz o laserze, prawdopodobnie wyobrażasz sobie ciągłą wiązkę światła. Jednak wiele laserów emituje niezwykle intensywne i krótkie impulsy światła – te impulsowe lasery są używane w urządzeniach medycznych i laboratoryjnych oraz w sprzęcie przemysłowym. Teraz naukowcy opracowali nowy rodzaj lasera impulsowego, który wykorzystuje kropki kwantowe do emitowania rozbłysków nie światła, ale ciemności – sztuczka, która może okazać się przydatna w komunikacji optycznej i szybkiej analizie chemicznej.
Włącz ponownie, ponownie wyłącz: Laser z ciemnymi impulsami, który wykorzystuje kropki kwantowe, jest tutaj widoczny jako cienki pasek przymocowany do przewodów.
Nowy laser z ciemnym impulsem został opracowany przez naukowców z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) oraz instytutu badawczego JILA w Boulder w stanie Kolorado. Laser NIST emituje światło przerywane niezwykle krótkimi wybuchami ciemności. Pomyśl o tym jak o laserze o fali ciągłej, z wyjątkiem naprawdę szybkiej migawki, mówi Ryszard Mirin , naukowiec z NIST.
Ta migawka tworzy ciemne impulsy, które trwają 90 pikosekund. Ta szybkość działania może pomóc naukowcom w badaniu ultraszybkich reakcji chemicznych i biologicznych. Laser z ciemnymi impulsami można by również zastosować w światłowodowym schemacie telekomunikacyjnym, w którym informacje byłyby kodowane jako ciemne impulsy, które mają tendencję do przemieszczania się na duże odległości bez pogorszenia jakości.
Impulsy są generowane przez kropki kwantowe wewnątrz chipa wykonanego z ultracienkich warstw materiałów półprzewodnikowych. Okresowy spadek intensywności o około 70 procent jest spowodowany niedopasowaniem prędkości, z jaką kropki kwantowe i otaczające je materiały oddziałują z prądem elektrycznym i wewnętrznie wytwarzanymi fotonami. Lasery półprzewodnikowe znajdują się już w systemach telekomunikacyjnych, odtwarzaczach DVD i wskaźnikach laserowych. Ale ta konstrukcja lasera różni się tym, że wykorzystuje kropki kwantowe – struktury wielkości atomów, które emitują światło po wzbudzeniu – do wytwarzania ciemnych impulsów.
Mirin z NIST mówi, że grupa początkowo chciała stworzyć jasny laser pulsacyjny przy użyciu kropek kwantowych. Kropki kwantowe mogą być używane do tworzenia laserów o szerokiej gamie kolorów. Okazuje się, że proces odkrywania doprowadził nas do czegoś interesującego z tą konkretną konfiguracją [kropek kwantowych], mówi.
Dirk Englund , profesor elektrotechniki i fizyki stosowanej na Columbia University, mówi, że ciemne impulsy stworzone przez naukowców z NIST i JILA są podobne do dobrze znanych quasi-cząstek zwanych ciemnymi solitonami. Zwykłe solitony to impulsy światła, które przechodzą przez specjalny materiał optyczny, który zapobiega ich rozpraszaniu lub utracie energii na odległość. Englund mówi, że ciemne solitony to brak energii w ciągłym tle wiązki.
Ale trudno jest wygenerować ciemne solitony, dlatego technika ta nie została wykorzystana w telekomunikacji, mówi Mirin. Układ jest niewygodny i czasami wytwarzany jest tylko jeden ciemny soliton. Nowy laser z ciemnym impulsem ułatwia uzyskanie efektu przypominającego soliton, mówi Mirin.
Chociaż nie wydaje się, aby te ciemne impulsy były w rzeczywistości solitonami, mówi Englund, są one podobne i mogą okazać się przydatne w zastosowaniach komunikacyjnych i pomiarowych.
Jest za wcześnie, by obiecywać, że ciemne impulsy zrewolucjonizują telekomunikację, mówi Mirin. Ponieważ dzisiejsze systemy komunikacyjne wykorzystują jasne impulsy światła, światłowody zostały zaprojektowane tak, aby zmniejszyć ilość energii traconej w wyniku dyspersji, co oznacza, że ciemne impulsy nie mogą skutecznie podróżować wzdłuż istniejącego światłowodu. Lasery z ciemnym impulsem potrzebowałyby własnego, specjalnie zaprojektowanego typu włókna. Mimo to jest zachęcony, że odkrycie kompaktowego i niezawodnego źródła ciemnych impulsów może otworzyć nowe obszary badań.