Конденсат Бозе-Эйнштейна приводит в действие фононный лазер

18.09.2020

Хотя концепции оптического (фотонного) и звукового (фононного) лазера были предсказаны почти в одно и то же время, первый применяется повсеместно, но реализации второго так и не достигли технологической зрелости.

Объединенная команда исследователей из Instituto Balseiro и Centro Atomico в Барилоче (Aргентина) и Института Пауля Друде в Берлине (Германия) представила новый подход к эффективному генерированию когерентных механических вибраций, базирующийся на конденсате Бозе-Эйнштейна (BEC) связанных частиц света-материи (поляритонов).

Поляритонный BEC создается в ловушке - полупроводниковой микрополости, состоящей из электронных центров, зажатых между распределенными брэгговскими отражателями (DBR), предназначенными для отражения света той же энергии, что излучается центрами.

Когда возбуждаемые светом другой энергии (для которого ловушка прозрачна) электронные состояния центров испускают световые частицы, те отражаются обратно и снова поглощаются центрами. Быстрая и повторяющаяся последовательность испускания и повторного поглощения приводит к смешиванию электронных и фотонных состояний и к созданию гибридной квазичастицы - поляритона. Пространственная локализация большого количества поляритонов в ловушке запускает процесс их самоорганизации с образованием поляритонного лазера.

Зеркальная микрополость AlGaAs работает как ловушка не только для фотонов ближнего ИК-спектра, но и для квантов механических вибраций (фононов). Рост популяции фононов усиливает их взаимодействие с поляритонным BEC и приводит к когерентному акустическому излучению в направлении подложки на частоте 20 ГГц.

Стимулирующий работу фононного лазера интенсивный и монохроматический излучатель света - поляритонный BEC можно возбуждать не только оптически, но и электронным путем, как лазеры VSCEL. Соответствующее изменение конструкции микрополости может позволить повысить частоту фононного лазера.

Потенциальными приложениями фононного лазера могут быть когерентное управление световыми пучками, квантовыми излучателями, шлюзами устройств связи и квантовой информатики, а также преобразование света в микроволновое излучение и обратно в очень широком диапазоне частот (20-300 ГГц), актуальном для будущих сетевых технологий.

<< Назад: Аналоговый операционный усилитель из 2D-транзисторов 18.09.2020

>> Вперед: Успокаивающая газировка 17.09.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Созданы дифракционные решетки для самого мощного в мире лазера 20.09.2022 Исследователи Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) с коллегами разработали и создали новые дифракционные решетки для сжатия высокоэнергетических лазерных импульсов в самой мощной в мире лазерной системе. Новая конструкция позволит в одном импульсе передавать 10 ПВт энрегии (1016 Вт). Это примерно в десять раз больше всей совокупной мощности энергосистемы США, что необходимо для многих направлений в науке. Четыре дифракционные решетки HELD (решетки с высокой энергией и низкой дисперсией) размерами 85 ? 70 см каждая будут установлены в лазерной системе ELI-Beamlines L4-ATON в Чешской Республике. Подобные HELD-решетки метрового размера потенциально смогут способствовать созданию будущих сверхбыстрых лазерных систем мощностью от 20 до 50 ПВт. В лазерной системе дифракционные решетки используются для растягивания и последующего сжатия широкополосных лазерных импульсов. Метод усиления чирпированных импульсов (англ. Chirped pulse amplification, CPA) в 1985 году предложили физики Жерар Муру (Gerard Albert Mourou) и Донна Стрикланд (Donna Strickland), за что они в 2018 году получили Нобелевскую премию по физике. В настоящее время метод CPA является единственным для получения лазерного импульса петаваттного уровня. Благодаря новым дифракционным решеткам установка L4-ATON сможет генерировать 1,5 кДж энергии в импульсах длительностью 150 фс (фемтосекунд, 10-15 с), что будет соответствовать передаче беспрецедентной мощности в 10 ПВт с частотой повторения один импульс в минуту. Достижение подобных энергий откроет двери для революционных исследований в таких областях, как физика плазмы и высоких плотностей энергии, астрофизика, ускорение частиц с помощью лазера, улучшенная медицинская диагностика, промышленные технологии обработки и обнаружение ядерных материалов. По сравнению с современными решетками NIF ARC решетки HELD позволяют получить в 3,4 раза большую плотность энергии. Они достаточно большие, эффективные и прочные, чтобы выдерживать высокую плотность энергии лазерных импульсов. Растягивая во времени и спектрально лазерный "выстрел" дифракционные решетки снижают энергетическую нагрузку на усиливающую оптическую систему, предохраняя ее от порчи. После усиления лазерный импульс снова сжимается и тем самым достигает высочайших энергий без вреда для канала оптического усиления.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025