لیزر کوانتومی اتلاف انرژی را به سود تبدیل می کند

لیزر کوانتومی اتلاف انرژی را به سود تبدیل می کند

توسط موسسه پیشرفته علم و فناوری کره (KAIST)

دانشمندان در KAIST یک سیستم لیزری ساخته اند که ذرات کوانتومی بسیار تعاملی را در دمای اتاق تولید می کند. یافته های آنها ، منتشر شده در مجله Nature Photonics ، می تواند منجر به ایجاد یک سیستم لیزر ریزحفره شود که با افزایش اتلاف انرژی ، به انرژی آستانه پایین تری نیاز دارد.

این سیستم که توسط یونگ-هون چو ، فیزیکدان KAIST و همکارانش تهیه شده است ، شامل تابش نور از طریق یک ریزحفره تنها به شکل شش ضلعی است که با یک بستر نیترید سیلیکون با مدولاسیون از دست رفته کار می کند. طراحی سیستم منجر به تولید لیزر پلاریتون در دمای اتاق می شود که بسیار مهیج است زیرا معمولاً به دمای برودتی نیاز دارد.

محققان ویژگی منحصر به فرد و ضد شهودی دیگری را در این طرح یافتند. به طور معمول ، انرژی در حین کار با لیزر از بین می رود. اما در این سیستم ، با افزایش اتلاف انرژی ، مقدار انرژی مورد نیاز برای القای لیزر کاهش می یابد. بهره برداری از این پدیده می تواند منجر به تولید لیزرهای با بازده بالا و آستانه کم برای دستگاه های نوری کوانتومی آینده شود.

پروفسور چو توضیح می دهد: "این سیستم مفهومی از فیزیک کوانتوم را به کار می برد که به تقارن معکوس زمان برابری معروف است". "این یک پلت فرم مهم است که اجازه می دهد از اتلاف انرژی به عنوان افزایش استفاده شود. می تواند برای کاهش انرژی آستانه لیزر برای دستگاه های نوری و سنسورهای کلاسیک و همچنین دستگاه های کوانتومی و کنترل جهت نور مورد استفاده قرار گیرد."

نکته اصلی در طراحی و مواد است. میکروحفره شش ضلعی ذرات نور را به دو حالت مختلف تقسیم می کند: یکی از مثلث شش ضلعی رو به بالا و دیگری از مثلث رو به پایین آن عبور می کند. هر دو حالت ذرات نور انرژی و مسیر یکسانی دارند اما با هم تعامل ندارند.

با این حال ، ذرات نور با ذرات دیگری به نام اکسیتون ها که توسط میکروحفره شش ضلعی تهیه شده اند ، ساخته شده اند که از نیمه رساناها ساخته شده اند. این برهم کنش منجر به تولید ذرات کوانتومی جدیدی به نام پلاریتون می شود که سپس با یکدیگر در تعامل هستند و لیزر پلاریتون را تولید می کنند. با کنترل درجه از دست دادن بین ریزحفره و بستر نیمه هادی ، یک پدیده جذاب ایجاد می شود که با افزایش اتلاف انرژی ، انرژی آستانه کوچکتر می شود.