|
Квантовый каскадный лазер. Фото с сайта mirthecenter.org
|
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.
