четверг, 17 февраля 2011 г.

Изготовлен прототип антилазера

Физики из Йельского университета показали рабочий вариант простого кремниевого устройства, полностью противоположного лазеру и предназначенного для поглощения когерентного излучения.
Обычные лазеры, напомним, преобразуют энергию накачки в энергию когерентного, монохроматического и узконаправленного излучения. Простейшие их варианты строятся на базе помещённого в оптический резонатор инертного газа; сам резонатор при этом создают из двух параллельных зеркал, одно из которых делают полупрозрачным, чтобы излучение выходило наружу. Такая схема в условиях накачки позволяет получить эффект инверсии населённостей и искомое оптическое усиление.
Летом прошлого года учёные представили теоретическое описание «обращённого во времени» лазера. В статье, опубликованной в Physical Review Letters, рассматривались принципы работы такого прибора, который выполняет функции поглощающего интерферометра, возможности его практического применения и изготовления прототипа на основе кремниевой пластины.
Действующий образец, как видим, был создан всего за несколько месяцев. В эксперименте луч титан-сапфирового лазера, работавшего в ближнем ИК-диапазоне, разделялся надвое, и полученные пучки направлялись на противоположные грани кремниевого образца. Эти грани стали аналогами зеркал, а кремний занял место инертного газа.
Падающее на пластину излучение и преобразование его энергии в тепло (иллюстрация Yidong Chong).Падающее на пластину излучение и преобразование его энергии в тепло (иллюстрация Yidong Chong).

При условии правильной настройки — подборе толщины образца, которая задаёт рабочую длину волны, и расстояния, проходимого обоими пучками, — фотоны оказываются «заперты» в пластине, и 99,4% энергии падающего излучения преобразуется в тепло. Подстройка фазы (см. рис. ниже) позволяет существенно снизить это значение, если полное поглощение не требуется. По словам авторов, максимальный процент преобразуемой энергии в будущем вырастет до 99,999. Антилазер можно использовать в качестве защитного устройства в медицине. Если физики реализуют удобное управление с помощью отдельного пучка излучения, антилазеры станут кандидатами на роль переключателей и датчиков в оптических схемах. Поскольку любые устройства нового типа работают лишь на чётко выделенных длинах волн, на использование технологии в гелиотехнике надеяться не стоит.

Схема эксперимента (иллюстрация из журнала Science).
Полная версия отчёта опубликована в журнале Science.