Дослідники з UCSD створили лазер, який дозволить в майбутньому продукувати більш швидкісну обчислювальну техніку

21 Views Comment Off

Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (University of California, San Diego, UCSD), США, продемонстрували перший в світі лазер, робота якого заснована на досить незвичайному явищі хвильової фізики, яке називається зв’язаним станом в континуумі. Такий лазер, який називають BIC-лазером, може бути легко налаштований на випромінювання світла з певною довжиною хвилі, що дуже корисно для області медицини, а саме для лазеротерапії. Крім цього, BIC-лазер здатний випромінювати промені світла з заздалегідь заданою формою (спіраль або крива нормального розподілу), так звані векторні промені, використання яких дозволить передавати в десятки і сотні разів більше даних і що, в свою чергу, дозволить створити більш швидкісні комунікаційні системи і більш потужні комп’ютери.

Зв’язані стани в континуумі (Bound states in the continuum, BIC) – це явище, яке в теорії існує з 1929 року. З фізичної точки зору, BIC є хвилями, що знаходяться у відкритій системі, але продовжують залишатися в зв’язаному і обмеженому стані. Звичайні хвилі у відкритій системі можуть поширюватися в усіх напрямках, але BIC-хвилі поводяться зовсім інакше, їх поширення обмежене якоюсь областю і вони ніколи не “тікають” звідти, навіть не дивлячись на наявність відкритих шляхів.

У своїх попередніх дослідженнях вчені з Каліфорнійського університету показали, що BIC-хвилі мікрохвильового діапазону можуть бути використані для ефективного захоплення і утримання фотонів світла в пастці і забезпечення взаємодії цього світла з матерією. Тепер, використовуючи це явище, вони розробили лазер нового типу, робота якого кардинально відрізняється від принципів роботи всіх інших типів лазерів.

BIC-лазер побудований на базі тонкої мембрани з напівпровідникового матеріалу, що є складним з’єднанням з індію, галію, миш’яку і фосфору. Крім цього, мембрана має структуру, що представляє собою матрицю нанорозмірних циліндрів, з’єднаних перемичками, які надають всьому цьому механічну міцність. Саме властивості матеріалу, розміри і форма елементів є тими “ефекторами”, які зумовлюють появу BIC-хвиль і пов’язаних з ними явищ в районі мембрани.

Ця мембрана активізується променем лазерного світла високої частоти і починає випромінювати своє власне світло на більш низькій частоті, на частоті, яка використовується в оптичних телекомунікаціях.

Дослідний зразок BIC-лазера, створений вченими, є демонстрацією того, що такий метод дозволяє отримати стабільний потік спрямованого когерентного випромінювання. Крім цього, такі лазери, поміщені на поверхню чіпів, можуть працювати, використовуючи матрицю елементів, розміром 8 на 8. Для порівняння, VCSEL-лазери (vertical-cavity surface-emitting lasers), які використовуються в сучасних технологіях, використовують матриці, мінімум в 100 разів більші, ніж матриця BIC-лазера, і споживають, відповідно, більшу кількість енергії.

Розмір матриці BIC-лазера може бути збільшений без будь-яких обмежень. Це дозволить створювати потужні лазери промислового і військового призначення. А найвищий ККД таких лазерів дозволить позбутися від традиційної “хвороби” всіх твердотільних лазерних систем, від перегріву при роботі і від необхідності використання високоефективного охолодження.

Наступним кроком, який мають намір зробити вчені з Каліфорнійського університету, стане розробка BIC-лазера з електричним накачуванням, а не оптичним, як зараз. “Лазери з електричним накачуванням можуть використовуватися всюди де завгодно поза стінами дослідних лабораторій” – пишуть дослідники, – “Для приведення його в дію буде потрібно лише акумуляторна батарея або більш потужне джерело електричної енергії”.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404