Numer telefonu : 86-15694003007
WhatsApp : +8615694003007
March 1, 2021
Według badań opublikowanych w czasopiśmie Nature Physics, praca dwóch niezależnych zespołów fizyków podważyła 60 lat powszechnego konsensusu w sprawie laserów.
Od czasu wynalezienia pierwszego lasera w latach pięćdziesiątych XX wieku fizycy konstruują lasery w oparciu o mechanizmy kwantowe ograniczające czystość kolorów.Laser, skrót od „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, działa poprzez generowanie kopii oryginalnego sygnału, gdy fotony o tej samej częstotliwości są wystrzeliwane w celu wzbudzenia atomów.
W nowym badaniu teoretycznym dwa zespoły fizyków proponują rozwiązanie pozwalające obejść to wieloletnie ograniczenie.
Lasery mają już praktyczne zastosowania w życiu codziennym, takie jak korekcja wzroku, odczytywanie kodów kreskowych w sklepach spożywczych, trawienie chipów komputerowych, przesyłanie plików wideo z księżyca i pomoc w obsłudze samojezdnych samochodów.Niedawne odkrycia mogą dodać lasery monochromatyczne do tej listy i ostatecznie wykorzystać je do takich zastosowań, jak obliczenia kwantowe.
Fotony w laserze propagują się synchronicznie ze sobą, wyrzucając laser w tej samej fazie - ustawienie to zostało nazwane przez naukowców „w fazie”.Mówiąc najprościej, każdy foton jest jak fala, a jej szczyty i doliny są wyrównane z sąsiednimi falami.
Aby uzyskać monochromatyczny laser, fotony potrzebują więcej czasu na synchronizację, co oznacza, że ich długości fal muszą być precyzyjnie ustawione.Długość fali określa kolor źródła światła.Na przykład długość fali zielonego światła wynosi od 500 do 550 nanometrów.
Wspomniana wyżej synchronizacja fotonów laserowych nazywana jest koherencją czasową, a ta superszybka i stabilna częstotliwość zapewnia, że urządzenia laserowe mogą być używane do precyzyjnych instrumentów.
Problem z tradycyjnymi laserami polega jednak na tym, że fotony stopniowo tracą synchronizację, gdy opuszczają laser, a czas ich synchronizacji nazywany jest czasem koherencji lasera.
Zgodnie z prawami fizyki naukowcy Arthur Schawlow i Charles Townes oszacowali czas koherencji wysoce wydajnego lasera w 1958 r. Został on nazwany granicą Schawlowa-Townesa i stał się punktem odniesienia dla rozwoju laserów na dziesięciolecia.
„W zasadzie powinniśmy być w stanie stworzyć znacznie bardziej spójne lasery”.- powiedział David Pekker, główny badacz.
Zespół naukowców pod kierownictwem fizyka Davida Pecka z University of Pittsburgh kwestionuje tę wieloletnią teorię.Twierdzą, że „limit Sholow-Townes” nie jest ostatecznym limitem.Ich podstawową hipotezą jest to, aby móc opracować lasery, które są ograniczone przez „granicę Sholow-Townes”, ale są bardziej spójne.
Zamiast myśleć o laserze jako pustym pudełku ze światłem, w którym fotony replikują się i wychodzą z szybkością proporcjonalną do ilości światła w pudełku, najnowsze badania proponują zawór lasera do kontrolowania prędkości przepływu fotonów. .Fizycy uważają, że pozwoli to laserowi zachować spójność znacznie dłużej, niż wcześniej sądzono.
Chociaż zespół badawczy uważa, że szacunki Sholowa i Townesa dotyczące koherencji lasera były wówczas rozsądne, technologia kwantowa umożliwiła teraz fizykom dalsze dopracowanie metryki.
Niektórzy krytycy nowej pracy twierdzą jednak, że projekt może nie nadawać się do zastosowań komercyjnych.Chociaż teoretycznie wydaje się to rozsądne, nie nadaje się do praktycznego zastosowania komercyjnego.Weź przykład, ponieważ obecni producenci laserów, większość z nich nie kieruje się w swoich projektach „limitem Sholow-Townes”.
Niemniej jednak zespół Peck jest przekonany, że wprowadzi do naszego życia nowy projekt lasera.Ich celem jest zbudowanie masera do programowania kwantowego w komputerze kwantowym zbudowanym z obwodów nadprzewodzących.Należy jednak pamiętać, że tak ambitne przedsięwzięcie może wymagać lat długotrwałych badań i wielu dużych problemów do rozwiązania.
Zgodnie z recenzją, najnowsze badanie może na nowo zdefiniować znaczenie lasera.Podobnie jak superradiant LASER, który został wynaleziony w 2012 roku, projekt jest sprzeczny z tradycyjną definicją LASERA.Nie wytwarzają światła poprzez tak zwaną emisję wymuszoną, więc „s” i „e” w akronimie „LASER” nie są już odpowiednie.
