Ученым
из Принстонского университета удалось создать новый тип лазера,
сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте университета. В
настоящее время исследователи работают над усовершенствованием своего
изобретения, основой для которого стал квантовый каскадный лазер.
В современных электронных приборах используются так
называемые лазерные диоды, в которых лазерное излучение (световое
излучение, почти все фотоны которого имеют одну длину волны),
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.