ساخت لیزر جدیدی که می تواند انرژی از دست رفته را به ذرات کوانتومی بازیافت کند
طراحی سیستم لیزری که با کمک بازیافت انرژی از دست رفته کار میکند، تحقیق جدیدی است که به تازگی سر و صدای زیادی در دنیای فیزیک کوانتوم و بحث لیزرها به راه انداخته است.
های فن تک در این مقاله به این قابلیت شگفت انگیز میپردازد.
دانشمندان کره‌ای کایست KAIST یک سیستم لیزری جدید ایجاد کرده اند که ذرات کوانتومی بسیار تعاملی با واکنش بالا را در دمای اتاق تولید می کند. این تیم به تازگی یافته های خود را منتشر کرده واعلام می کند که این پیشرفت می تواند منجر به سیستم های لیزری ریز حفره شود، که با افزایش اتلاف انرژی، به انرژی آستانه پایین تری نیاز دارند.
محققان کره ای کایست، برای بازیافت انرژی با سیستم جدید خود نور لیزر را از درون یک میکرو حفره شش ضلعی عبور دادند. این میکرو حفره دارای یک زیر لایه سیلیکون نیترید میباشد، که از لحاظ هدر رفت انرژی تنظیم شده است.این سیستم می تواند لیزر پلاریتون را در دمای اتاق تولید کند، که بسیار مهم است چراکه این نوع تولید معمولاً به دمای برودتی نیاز دارد. محققان همچنین دریافتند که با وجود تلف شدن مقدار زیادی انرژی به هنگام تولید پرتوی لیزر، سیستم جدید مقدار انرژی مورد نیاز را با وجود افزایش میزان هدر رفت کاهش می‌دهد.
طبق اطلاعات موجود، بهره برداری از کشف دانشمندان کایست می تواند منجر به توسعه لیزرهایی با انرژی بالا و آستانه پایین شود که برای دستگاه های نوری کوانتومی آینده قابل استفاده است. در این سیستم لیزری از پدیده‌ای در فیزیک کوانتوم به نام تقارن معکوس زمان-برابری استفاده میشود. این پدیده، اجازه می دهد تا از اتلاف انرژی به عنوان سود برای کاهش انرژی آستانه لیزر برای دستگاه ها و سنسورهای نوری کلاسیک استفاده شود. همچنین می تواند تقارن معکوس زمان-برابری اجازه کنترل جهت نور را هم به ما دهد.
به گفته دانشمندان، کلید پیشرفت سیستم لیزری جدید، در طراحی درست و استفاده از مواد اولیه کارآمد است. وقتی پرتو نور به داخل میکرو حفره ساخته شده وارد میشود، بخشی از آن وارد مثلث رو به بالای شش ضلعی شده و بخش دیگر هم از مثلث پایین رد میشود. هر دو بخش نور تجزیه شده میزان انرژی یکسانی دارند اما با هم تداخلی نخواهند داشت. میکرو حفره موردنظر با استفاده از نیمه‌رساناها ساخته‌شده و عبور نور از داخل آن باعث بروز واکنش میان ذرات نور و ذرات دیگری به نام اگزیتون (exciton) میشود؛ همین واکنش ذرات کوانتومی جدیدی به نام پلاریتون را تولید میکند و در نهایت، کنار هم گذاشتن این ذرات باعث پدید آمدن لیزر پلاریتون میشود.
دانشمندان دریافتند که میزان تلفات بین ریزحفره و بستر نیمه هادی( نیمه رسانا) را کنترل کرده، که نتیجه این کار با افزایش اتلاف انرژی ، موجب کم شده آستانه انرژی مورد نیاز لیزر خواهد شد.
های فن تک از شما دعوت میکند جهت بحث در مورد این مقاله ، دیدگاه خود را به اشتراک بگذارید