211service.com
Dark Pulses fra Quantum-Dot Laser
Når du tænker på en laser, forestiller du dig sandsynligvis en kontinuerlig lysstråle. Men mange lasere udsender utrolig intense og korte lysimpulser - disse pulserende lasere bruges i medicinske og laboratorieudstyr og i industrielt udstyr. Nu har forskere udviklet en ny type pulserende laser, der bruger kvanteprikker til ikke at udsende udbrud af lys, men af mørke - et trick, der kan vise sig nyttigt til optisk kommunikation og hurtig kemisk analyse.
Tændt igen, slukket igen: Den mørke pulslaser, som bruger kvanteprikker, ses her som den tynde strimmel fastgjort til ledninger.
Den nye mørkepulslaser er udviklet af forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) og forskningsinstituttet JILA i Boulder, CO. NIST-laseren udsender lys præget af ekstremt korte mørkeudbrud. Tænk på det som en kontinuerlig bølgelaser, undtagen med en virkelig hurtig lukker, siger Richard Mirin , en videnskabsmand ved NIST.
Denne lukker skaber mørke pulser, der varer 90 picosekunder. Denne operationshastighed kan hjælpe forskere med at undersøge ultrahurtige kemiske og biologiske reaktioner. En mørk pulslaser kunne også bruges i en fiberoptisk telekommunikationsordning, hvor information ville blive kodet som mørke pulser, som har tendens til at kunne rejse lange afstande uden at forringe kvaliteten.
Impulserne genereres af kvanteprikker inde i en chip lavet af ultratynde lag af halvledende materialer. Et periodisk fald i intensiteten på omkring 70 procent er forårsaget af et misforhold i den hastighed, hvormed kvanteprikkerne og de omgivende materialer interagerer med den elektriske strøm og internt producerede fotoner. Halvlederlasere findes allerede i telekommunikationssystemer, dvd-afspillere og laserpointere. Men dette laserdesign er anderledes ved, at det bruger kvanteprikker - strukturer på størrelse med atomer, der udsender lys, når de ophidses - til at producere mørke pulser.
NISTs Mirin siger, at gruppen oprindeligt ønskede at lave en lys pulslaser ved hjælp af kvanteprikker. Kvanteprikker kan bruges til at lave lasere, der har en bred vifte af farver. Det viser sig, at opdagelsesprocessen førte os til noget interessant med denne særlige [quantum dot]-konfiguration, siger han.
Dirk Englund , professor i elektroteknik og anvendt fysik ved Columbia University, siger, at de mørke pulser skabt af forskerne ved NIST og JILA ligner velkendte kvasipartikler kaldet mørke solitoner. Almindelige solitoner er lysimpulser, der føres gennem et særligt optisk materiale, der forhindrer dem i at sprede sig eller miste energi over en afstand. Mørke solitoner er fraværet af energi i en kontinuerlig strålebaggrund, siger Englund.
Men det er svært at generere mørke solitoner, hvorfor teknikken ikke er blevet brugt i telekommunikation, siger Mirin. Opsætningen er besværlig, og nogle gange produceres der kun en enkelt mørk soliton. Den nye mørkepulslaser gør det nemmere at producere en soliton-lignende effekt, siger Mirin.
Selvom det ikke ser ud til, at disse mørke impulser faktisk er solitoner, siger Englund, ligner de hinanden og kan vise sig nyttige i kommunikations- og optiske målingsapplikationer.
Det er for tidligt at love, at mørke pulser vil revolutionere telekommunikationen, siger Mirin. Da nutidens kommunikationssystemer bruger lyse lysimpulser, er optiske fibre blevet konstrueret til at reducere mængden af energi, der går tabt på grund af spredning, hvilket betyder, at mørke impulser ikke kunne rejse effektivt langs eksisterende fiber. Mørke pulslasere ville have brug for deres egen specielt konstruerede fibertype. Alligevel er han opmuntret til, at opdagelsen af en kompakt og pålidelig kilde til mørke pulser kan åbne op for nye forskningsområder.