211service.com
Tumši impulsi no kvantu punktu lāzera
Kad jūs domājat par lāzeru, jūs, iespējams, iztēlojaties nepārtrauktu gaismas staru. Taču daudzi lāzeri izstaro neticami intensīvus un īsus gaismas impulsus — šie impulsu lāzeri tiek izmantoti medicīnas un laboratorijas ierīcēs, kā arī rūpnieciskajās iekārtās. Tagad pētnieki ir izstrādājuši jauna veida impulsa lāzeru, kas izmanto kvantu punktus, lai izstarotu nevis gaismas, bet tumsas uzliesmojumus - triks, kas varētu izrādīties noderīgs optiskai komunikācijai un ātrai ķīmiskai analīzei.
Atkal ieslēgts, atkal izslēgts: Tumšā impulsa lāzers, kurā tiek izmantoti kvantu punkti, šeit tiek uzskatīts par plānu sloksni, kas piestiprināta pie vadiem.
Jauno tumšo impulsu lāzeru izstrādāja zinātnieki no Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta (NIST) un pētniecības institūta JILA Boulderā, CO. NIST lāzers izstaro gaismu ar ļoti īsiem tumsas uzliesmojumiem. Uztveriet to kā nepārtrauktu viļņu lāzeru, izņemot ar ļoti ātru aizvaru, saka Ričards Mirins , NIST zinātnieks.
Šis aizvars rada tumšus impulsus, kas ilgst 90 pikosekundes. Šis darbības ātrums varētu palīdzēt zinātniekiem pārbaudīt īpaši ātras ķīmiskās un bioloģiskās reakcijas. Tumšo impulsu lāzeru varētu izmantot arī optisko šķiedru telekomunikāciju shēmā, kur informācija tiktu kodēta kā tumši impulsi, kas mēdz pārvietoties lielos attālumos, nepasliktinot kvalitāti.
Impulsus ģenerē kvantu punkti mikroshēmā, kas izgatavota no īpaši plāniem pusvadītāju materiālu slāņiem. Periodisku intensitātes samazināšanos par aptuveni 70 procentiem izraisa ātruma neatbilstība, ar kādu kvantu punkti un apkārtējie materiāli mijiedarbojas ar elektrisko strāvu un iekšēji ražotajiem fotoniem. Pusvadītāju lāzeri jau ir atrodami telekomunikāciju sistēmās, DVD atskaņotājos un lāzera rādītājos. Taču šis lāzera dizains atšķiras ar to, ka tumšu impulsu radīšanai izmanto kvantu punktus — atoma lieluma struktūras, kas uzbudinājuma laikā izstaro gaismu.
NIST Mirin saka, ka grupa sākotnēji vēlējās izveidot spilgtu impulsu lāzeru, izmantojot kvantu punktus. Kvantu punktus var izmantot, lai izgatavotu lāzerus ar plašu krāsu diapazonu. Izrādās, ka atklāšanas process mūs noveda pie kaut kā interesanta ar šo konkrēto [kvantu punktu] konfigurāciju, viņš saka.
Dirks Englunds , Kolumbijas universitātes elektrotehnikas un lietišķās fizikas profesors, saka, ka tumšie impulsi, ko radījuši NIST un JILA zinātnieki, ir līdzīgi labi zināmām kvazidaļiņām, ko sauc par tumšajiem solitoniem. Regulāri solitoni ir gaismas impulsi, kas tiek izlaisti caur īpašu optisku materiālu, kas neļauj tiem izkliedēties vai zaudēt enerģiju no attāluma. Englunds saka, ka tumšie solitoni ir enerģijas trūkums nepārtraukta staru kūļa fonā.
Bet ir grūti ģenerēt tumšus solitonus, tāpēc šī tehnika telekomunikācijās nav izmantota, saka Mirins. Uzstādīšana ir apgrūtinoša, un dažreiz tiek ražots tikai viens tumšs solitons. Jaunais tumšā impulsa lāzers ļauj vieglāk radīt solitonam līdzīgu efektu, saka Mirins.
Lai gan nešķiet, ka šie tumšie impulsi patiesībā ir solitoni, saka Englunds, tie ir līdzīgi un varētu izrādīties noderīgi sakaru un optisko mērījumu lietojumos.
Ir pāragri solīt, ka tumšie impulsi radīs revolūciju telekomunikācijās, saka Mirins. Tā kā mūsdienu sakaru sistēmas izmanto spilgtus gaismas impulsus, optiskās šķiedras ir izstrādātas tā, lai samazinātu dispersijas dēļ zaudētās enerģijas daudzumu, kas nozīmē, ka tumšie impulsi nevar efektīvi pārvietoties pa esošo šķiedru. Tumšajiem impulsu lāzeriem būtu nepieciešams savs īpaši izstrādāts šķiedras veids. Tomēr viņš ir iedrošināts, ka kompakta un uzticama tumšo impulsu avota atklāšana varētu pavērt jaunas pētniecības jomas.