Созданы поляритонные лазеры нового типа, демонстрирующие высочайшую эффективность

Поляритонный лазер


Новый тип твердотельного полупроводникового лазера, который был разработан учеными, сможет в будущем заменить обычные полупроводниковые лазеры, используемые в телекоммуникационном оборудовании и в бытовой электронике, позволяя существенно снизить количество потребляемой устройствами электрической энергии. Обычные лазеры работают, накачивая энергией атомы своего материала до того состояния, пока они не испускают фотоны света. Но новые лазеры работают за счет экзотических частиц, которые состоят из частиц материи и света, обладающих набором весьма экзотических свойств.

Свет луча лазера имеет строго определенную длину волны, цвет. В отличие от света, вырабатываемого другими источниками, все фотоны лазерного света колеблются в одной фазе, делая этот свет когерентным. Такие свойства лазерного света позволяют сконцентрировать в пределах одного луча достаточно большое количество энергии, достаточной для того, чтобы резать металл и другие твердые материалы.

Для того, чтобы понять принцип работы нового лазера представьте себе атом кристаллической решетки полупроводникового материала. При некоторых условиях электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, могут отделиться от атома и отправиться в самостоятельный путь по кристаллу полупроводника. Пустое место, оставленное отсутствующим электроном, называется электронной дыркой, которая обладает свойствами частицы, несущей положительный электрический заряд. В некоторых случаях свободные электроны и дырки могут сформировать квазичастицу, называемую экситоном (exciton).

Структура поляритонного лазера


Экситоны, существующие внутри полупроводникового кристалла, могут слиться с фотоном света, образуя еще одну квазичастицу, известную как поляритон (polariton). Когда поляритон накачивается энергией выше определенного уровня он начинает испускать фотоны когерентного света. А устройство, которое использует поляритоны для излучения когерентного света, называется поляритонным лазером.

Ранее ученые уже создавали поляритонные лазеры, но для работы такого лазера требовался еще один обычный лазер, свет от которого использовался для формирования новых поляритонов. Новый же поляритонный лазер, разработанный командой физиков из университета Вюрцбурга (University of Wurzburg) в Германии, возглавляемой Свеном Хефлингом (Sven Hofling), вырабатывает поляритроны электрическим путем, потребляя при своей работе в 100 раз меньше энергии, чем требуется обычным полупроводниковым лазерам.

"Мы создали источник когерентного света совершенно нового типа, которому для работы требуется только обычная батарейка" - рассказывает Хефлинг, - "Разработанный нами вид электрической накачки поляритронного лазера делает возможным его практическое применение в скором будущем".

Однако, опытные образцы поляритронных лазеров, созданные в настоящее время Хефлингом и его коллегами, работают только при температуре -263 градуса по шкале Цельсия, получаемой за счет охлаждения жидким гелием. "Нашей следующей целью является создание подобного лазера, который будет способен работать при комнатной температуре" - сообщают исследователи.

Описание проведенных исследований, структуры нового поляритонного лазера и его характеристики были опубликованы в выпуске от 16 мая 2013 года журнала Nature.




Ключевые слова:
Лазер, Полупроводник, Атом, Электрон, Экситон, Поляритон, Фотон, Свет, Энергия, Накачка, Температура

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Органические лазеры могут стать основой цветных дисплеев и проекторов новог ...
  • Светоизлучающие белки - основа низкоэнергетических лазеров нового типа
  • Ученые создали новый поляритонный лазер, потребляющий в 250 раз меньше энер ...
  • Использование кристаллов алмаза позволило создать универсальные перестраива ...
  • Ученые научились управлять светом случайного лазера




  • 23 мая 2013 09:00
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3864
    У банальных полупроводниковых лазеров и так КПД достаточно высок, порядка 90-95 процентов.
    потребляя при своей работе в 100 раз меньше энергии, чем требуется обычным полупроводниковым лазерам

    Откуда интересно берется лишняя энергия? Неужто закон сохранения энергии перестал работать?


    --------------------
        
    23 мая 2013 09:36
    #2 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    потребляя при своей работе в 100 раз меньше энергии, чем требуется обычным полупроводниковым лазерам.

    лазерная указка тоже от батарейки работает и т.к. КПД лазерных диодов - десятки процентов, то новый лазер и светит слабее, о чем умолчали, т.к. он не может быть эффективнее лазерной указки больше, чем раза в 3-4. Везде гонево.
        
    23 мая 2013 23:15
    #3 Написал: Zynaps

    Публикаций: 0
    Комментариев: 181
    "Нашей следующей целью является создание подобного лазера, который будет способен работать при комнатной температуре" - сообщают исследователи.
    ))))
    Молодцы. Хороший задел на финансирование своей жизни. Лет через 150 эта статья будет так же свежо звучать ))) озвучивая слова их внуков. Короче. Пока проблема сверхпроводимости при комнатной температуре не будет решена, эти лазеры так и будут игрушкой.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.