Квантовый каскадный лазер. Фото с сайта mirthecenter.org

Ученые создали новый тип лазера

В современных электронных приборах используются так называемые лазерные диоды, в которых лазерное излучение (световое излучение, почти все фотоны которого имеют одну длину волны и фазу), формируется при подаче электрического тока на полупроводниковый диод. В квантовом каскадном лазере используется похожая схема, только излучающий материал состоит из большого количества полупроводниковых слоев.

В качестве излучающего материала исследователи из Принстонского университета использовали много слоев полупроводника толщиной всего в один атом. Во время испытаний ученые обнаружили, что их устройство испускает не один луч, а два с различными длинами волн. При этом у второго луча обнаружились свойства, которые современная теория каскадных лазеров объяснить не в состоянии.

Во-первых, оказалось, что два луча "конкурируют". При увеличении силы тока интенсивность обычного луча возрастала, в то время как второй ослабевал. Во-вторых, при росте температуры до определенного значения сила второго луча увеличивалась, в то время как у обычных светодиодных лазеров она уменьшается.

Точного объяснения механизма возникновения нового эффекта у ученых пока нет, однако они предлагают следующую теорию. В обычном светодиоде рабочей средой является так называемый электронно-дырочный газ. При этом для возникновения излучения необходимо, чтобы большое количество электронов находилось в квазиравновесном состоянии, то есть имели почти нулевой импульс и одинаковую энергию. Ученые считают, что за появление другого луча ответственны электроны с более низкой энергией, чем у квазиравновесных, но положительным импульсом.

Лазеры, основанные на новом эффекте, по мнению исследователей, могут быть теоретически востребованы в промышленности. Их плюсами являются более низкое по сравнению с современными аналогами энергопотребление, а также более высокая температура работы. В настоящее время исследователи работают над схемой, которая позволила бы "отсекать" первое излучение, добившись появления луча только второго типа.

Ссылки по теме
- Princeton researchers discover new type of laser - пресс-релиз на сайте Принстонского университета, 23.12.08
- Ученые научились получать большое количество антивещества - Lenta.ru, 18.11.2008
- Физики проследили за сверхкороткими импульсами света - Lenta.ru, 07.11.2008
- Физики научились манипулировать искривленным светом - Lenta.ru, 30.09.2008

Сайты по теме
- Принстонский университет