Výskumníci náhodne objavili novú techniku na generovanie tmavých solitónov v integrovaných polovodičových laseroch. Tmavé solitóny sú oblasti optického výpadku na pozadí svetlých farieb. Tento prielomový objav môže mať významné dôsledky pre molekulovú spektroskopiu a integrovanú optoelektroniku.
Objav urobil tím medzinárodných výskumníkov na Harvard University a Technickej univerzite vo Viedni. Pri pokuse vyvinúť zjednodušenú verziu laserského frekvenčného hrebeňa, ktorý je možné integrovať do čipov, výskumníci zistili, že kvantový kaskádový kruhový laser sa ustálil na stabilnom frekvenčnom hrebeni v oblasti stredného infračerveného žiarenia, ktoré sa používa v molekulovej spektroskopii. Tento stabilný frekvenčný hrebeň mal len deväť zubov, na rozdiel od tradičných robustných a zložitých laserských frekvenčných hrebeňov.
Výskumníci integrovali vlnovodný zlučovač do rovnakého čipu, čo umožnilo ľahšie získanie svetla a dosiahnutie väčšej výstupnej sily. Pomocou nastavovania strát v zlučovači boli schopní prepínať laser medzi režimom frekvenčného hrebeňa a režimom nepretržitého svetla. V nepretržitom režime výskumníci pozorovali vznik tmavých solitónov, keď bol laser zapnutý a vypnutý. Tmavé solitóny sú nelineárne, samo-posilňujúce sa vlnové balíky žiarenia, ktoré sa môžu neobmedzene šíriť voľným priestorom.
Tým, čo robí tento pozorovanie osobitne prekvapujúcim, je, že tmavé solitóny sa objavujú ako malé medzery v nepretržitom laserovom svetle, čo spôsobuje obrovskú zmenu v jeho frekvenčnom spektre. Táto zmena má dôsledky pre spektroskopiu, pretože umožňuje vedcom pozorovať molekuly, ktoré emitujú v širokom spektre frekvencií.
Hoci boli tmavé solitóny pozorované aj predtým, tento objav je prvým razom, kedy boli pozorované v malých, elektricky riasených laseroch. Výskumníci teraz skúmajú techniky na vytváranie jasných solitónov z tmavých a rozširujú túto techniku na ďalšie typy laserov pre ich zmenšenie a batériový prevádzkový režim.
Tento náhodný objav otvára nové možnosti v oblasti integrovanej optoelektroniky a spektroskopie. Výskumníci sú optimistickí čo sa týka budúcich pokrokov a potenciálu pre komerčné využitie.
Často kladené otázky založené na hlavných témach a informáciách uvedených v článku:
Otázka: Čo výskumníci náhodne objavili?
Odpoveď: Výskumníci náhodne objavili novú techniku na generovanie tmavých solitónov v integrovaných polovodičových laseroch.
Otázka: Čo sú tmavé solitóny?
Odpoveď: Tmavé solitóny sú oblasti optického výpadku na pozadí svetlých farieb.
Otázka: Aké sú dôsledky tohto objavu?
Odpoveď: Tento objav môže mať významné dôsledky pre molekulovú spektroskopiu a integrovanú optoelektroniku.
Otázka: Kde bol objav urobený?
Odpoveď: Objav bol urobený tímom medzinárodných výskumníkov na Harvard University a Technickej univerzite vo Viedni.
Otázka: Čo pôvodne výskumníci skúšali vyvinúť?
Odpoveď: Výskumníci pôvodne skúšali vyvinúť zjednodušenú verziu laserského frekvenčného hrebeňa, ktorý je možné integrovať do čipov.
Otázka: Čo výskumníci pozorovali v oblasti stredného infračerveného žiarenia používanom pre molekulovú spektroskopiu?
Odpoveď: Výskumníci pozorovali, že kvantový kaskádový kruhový laser sa ustálil na stabilnom frekvenčnom hrebeni, ktorý mal len deväť zubov, na rozdiel od tradičných robustných a zložitých laserských frekvenčných hrebeňov.
Otázka: Čo výskumníci urobili na zvýšenie výstupnej sily laseru?
Odpoveď: Výskumníci integrovali vlnovodný zlučovač do rovnakého čipu, čo umožnilo ľahšie získanie svetla a dosiahnutie väčšej výstupnej sily.
Otázka: Čo výskumníci pozorovali, keď vypnuli a zapli laser?
Odpoveď: V nepretržitom režime výskumníci pozorovali vznik tmavých solitónov, keď bol laser vypnutý a zapnutý.
Otázka: Ako tmavé solitóny ovplyvňujú frekvenčné spektrum laseru?
Odpoveď: Tmavé solitóny sa objavujú ako malé medzery v nepretržitom laserovom svetle, čo spôsobuje obrovskú zmenu v jeho frekvenčnom spektre.
Otázka: Aký je význam zmeny v frekvenčnom spektre?
Odpoveď: Zmena v frekvenčnom spektre má dôsledky pre spektroskopiu, pretože umožňuje vedcom pozorovať molekuly, ktoré emitujú v širokom spektre frekvencií.
Otázka: Bol fenomén tmavých solitónov pozorovaný predtým?
Odpoveď: Áno, tmavé solitóny boli pozorované predtým, ale toto je prvýkrát, kedy boli pozorované v malých, elektricky riasených laseroch.
Otázka: Aká je budúcnosť tohto objavu?
Odpoveď: Výskumníci teraz skúmajú techniky na vytváranie jasných solitónov z tmavých a plánujú rozšíriť túto techniku na ďalšie typy laserov pre ich zmenšenie a batériový prevádzkový režim.
Definície kľúčových termínov:
– Tmavé solitóny: Oblasti optického výpadku na pozadí svetlých farieb.
– Lasery s frekvenčným hrebeňom: Výkonné laserové zdroje so sadou rovnomerne rozmiestnených spektrálnych línií.
– Molekulová spektroskopia: Štúdium a analýza interakcie látky s elektromagnetickým žiarením, špecificky súvisiaca s molekulami.
– Kvantový kaskádový kruhový laser: Typ lasera, ktorý získa svoju prevádzku z princípu tunelovania elektrónov.
Navrhované súvisiace odkazy:
– Webová stránka Harvard University
– Webová stránka Technickej univerzity vo Viedni
– Spektroskopia na Wikipédii
– Časopis Journal of Lightwave Technology
The source of the article is from the blog newyorkpostgazette.com