Ученые создали антилазер

18 февраля 2011 года

Ученые создали устройство, полностью поглощающее лазерное излучение и превращающее его энергию в тепло, что может быть использовано в индустрии телекоммуникаций или при создании оптических датчиков, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Science.

Авторы разработки, группа ученых под руководством Дагласа Стоуна (Douglas Stone) из Йельского университета, отмечают, что изобретение интересно, прежде всего, с точки зрения фундаментальной науки, так как впервые на практике удалось продемонстрировать возможность полного обращения процесса генерации лазерного излучения, что до сих пор обсуждалась только в теории.

Подобные устройства, по мнению Стоуна, могут использоваться как оптические переключатели, детекторы и другие компоненты в компьютерах следующих поколений, использующих наряду с электричеством еще и свет для вычислений. Другой областью применения может быть радиология, где антилазер может использоваться для направления лазерного излучения в маленькую область ткани человеческого организма для терапевтических или диагностических целей.

В обычном газовом лазере генерация излучения происходит путем возбуждения инертного газа, помещенного в ячейку с зеркальными стенками. Возбуждение происходит с помощью интенсивного электромагнитного излучения, которое переводит электроны в атомах инертного газа в возбужденное нестабильное состояние. В ходе возвращения в исходное состояние электроны испускают новые кванты света, идентичные по своей энергии, которые, отражаясь от стенок ячейки, приводят к возбуждению новых атомов газа с испусканием все новых фотонов. В итоге на выходе из ячейки оказывается поток когерентных, идентичных по энергии фотонов, представляющих собой лазерный луч.

В теории ничто не противоречит обратному процессу - превращению лазерного луча в рассеянную тепловую или световую энергию, использующуюся для генерации лазерного излучения в обычных лазерах.

"Мы начали с мысленного эксперимента по проверке, насколько это возможно на практике. После небольших поисков пришло понимание, что несколько физиков уже описали концепции подобных устройств в своих книгах и статьях, но дальше дело не пошло", - приводит слова Стоуна пресс-служба университета.

Группа Стоуна сумела доказать на практике, что схема обратного лазера, или антилазера, на самом деле может быть реализована. Для этого ученые использовали кремневую пластину толщиной 110 микрон, обе стороны которой осветили инфракрасным лазером. При этом каждая из поверхностей пластины играла роль зеркала, тогда как ее объем функционировал в качестве инертного газа.

Ученые показали, что лазерные лучи "запираются" между поверхностями пластины, где их энергия поглощается атомами ее объема с выделением тепла. Исследователям удалось достичь поглощения 99,4% света, в дальнейшем они надеются добиться эффективности 99,9%.