Изследователи случайно откриха нова техника за генериране на тъмни солитони в интегрирани полупроводникови лазерни устройства. Тъмните солитони представляват области на оптично угасване във видими среди на ярка светлина. Тази пробивна новост може да има значителни последици за молекулна спектроскопия и интегрираната оптоелектроника.
Откритието е направено от международен екип от изследователи от Харвардски университет и Виенски университет по технологии. Докато се опитваха да разработят опростена версия на лазери с честотен гребен, които могат да бъдат интегрирани в чипове, изследователите откриха, че квантовият тунелен кръгов лазер се стабилизира на режим на честотен гребен в средата на инфрачервения спектър, използван за молекулна спектроскопия. Този стабилен честотен гребен осъществяваше само девет зъба, в сравнение с традиционните гребна лазери, които са големи и сложни.
Изследователите интегрираха вълноводен каплер в същия чип, което улесни извличането на светлина и постигането на по-голяма изходна мощност. Чрез настройка на загубите при капчението, те са в състояние да превключват лазера между честотния гребен и непрекъснатия режим. В непрекъснатия режим изследователите откриха възникването на тъмни солитони, когато лазерът беше изключен и включен. Тъмните солитони са нелинейни, самоусилващи се вълнени пакети радиация, които могат да се разпространяват по пространството до безкрай.
Особено изненадващо за това наблюдение е, че тъмните солитони се явяват като миниатюрни прекъсвания в непрекъснатата лазерна светлина, което води до огромна промяна в честотния му спектър. Тази промяна има значение за спектроскопията, тъй като позволява на учените да изучават молекули, които излъчват в голям спектрален обхват.
Въпреки че тъмните солитони са били наблюдавани по-рано, това е първият път, в който ги виждаме в малък, направен с електрическа инжекция лазер. Изследователите в момента изучават техники за производство на светли солитони от тъмни такива, както и разширяването на техниката за други видове лазери с цел миниатюризация и работа с батерии.
Това случайно откритие отваря нови възможности за областта на оптоелектрониката и спектроскопията. Изследователите са оптимистични за бъдещите напредъци и потенциала за комерсиални приложения.
Често задавани въпроси, базирани на основните теми и информация в статията:
В: Какво откриха изследователите случайно?
О: Изследователите случайно откриха нова техника за генериране на тъмни солитони в интегрирани полупроводникови лазерни устройства.
В: Какво са тъмните солитони?
О: Тъмните солитони са области на оптично угасване във видими среди на ярка светлина.
В: Какви са последиците от това откритие?
О: Това откритие може да има значителни последици за молекулна спектроскопия и интегрирана оптоелектроника.
В: Къде беше направено откритието?
О: Откритието беше направено от екип от международни изследователи от Харвардски университет и Виенски университет по технологии.
В: За какво се опитваха да разработят изследователите първоначално?
О: Първоначално изследователите се опитваха да разработят опростена версия на лазери с честотен гребен, които могат да бъдат интегрирани в чипове.
В: Какво забелязаха изследователите в инфрачервения спектър, използван за молекулна спектроскопия?
О: Изследователите забелязаха, че квантовият тунелен кръгов лазер се стабилизира на честотен гребен със само девет зъба, в сравнение с традиционните гребни лазери, които са големи и сложни.
В: Какво направиха изследователите, за да подобрят изходната мощност на лазера?
О: Изследователите интегрираха вълноводен каплер в същия чип, което улесни извличането на светлина и постигането на по-голяма изходна мощност.
В: Какво забелязаха изследователите, когато изключваха и включваха лазера?
О: В непрекъснатия режим, изследователите забелязаха възникването на тъмни солитони, когато лазерът беше изключен и включен.
В: Как влияят тъмните солитони върху честотния спектър на лазера?
О: Тъмните солитони се явяват като миниатюрни прекъсвания в непрекъснатата светлина на лазера, което води до огромна промяна в неговия честотен спектър.
В: Кое е значение на промяната в честотния спектър?
О: Промяната в честотния спектър има значение за спектроскопията, тъй като позволява на учените да изучават молекули, които излъчват в голяма спектрална област.
В: Дали явлението на тъмни солитони е било наблюдавано преди това?
О: Да, тъмни солитони са били наблюдавани преди, но това е първият път, в който ги виждаме в малък, направен с електрическа инжекция лазер.
В: Какви са бъдещите перспективи на това откритие?
О: Изследователите в момента изучават техники за производство на светли солитони от тъмни такива и се стремят да разширят техниката за други видове лазери с цел миниатюризация и работа с батерии.
Дефиниции на ключовите термини:
– Тъмни солитони: Области на оптично угасване във видимо пространство на ярка светлина.
– Лазери с честотен гребен: Мощни източници на лазерно излъчване със сет от еднакво разположени спектрални линии.
– Молекулна спектроскопия: Изучаване и анализ на взаимодействието на веществото с електромагнитно излъчване, специфично във връзка с молекулите.
– Квантов тунелен лазер: Вид лазер, който функционира на основата на принципа на електронното тунелиране.
Посочени свързани връзки:
– Уебсайт на Харвардски университет
– Уебсайт на Виенски университет по технологии
– Спектроскопия в Уикипедия
– Journal of Lightwave Technology
The source of the article is from the blog smartphonemagazine.nl