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新的激光突破：可以在纳米级操作
发布时间：2024-06-30 11:42:02来源：
在过去的半个世纪中，激光技术已发展成为一个价值数十亿美元的全球工业，用于从光盘驱动器和条形码扫描仪到手术和焊接设备的各个领域。
更不用说那些和混淆你的猫的激光指针。
现在，激光器有望向前迈出一步：凯斯西储大学的研究人员与世界各地的合作伙伴合作，能够通过施加外部电压来控制激光输出光束的方向。
在过去的15年左右，他们一直在试验他们所谓的“随机激光器”，这是历史上第一次。
“还有很多工作要做，但这是晶体管随机激光器的明确第一个证明，其中激光发射可以通过施加外部电压来路由和控制，”教授和俄亥俄州研究学者朱塞佩斯特朗吉说。凯斯西储的先进材料表面。
负责这项研究的Strangi及其合作者最近在Nature Communications杂志上发表的一篇论文中 概述了他们的发现 。该项目由芬兰科学院资助 ，旨在克服第二代激光器固有的某些物理限制。
激光成功，激光限制
激光技术的发展历史很快，因为独特的光源彻底改变了现代生活的所有领域，包括电信，生物医学和测量技术。
但激光技术也受到显着缺点的阻碍：用户不仅需要物理操纵设备投射光线来移动激光，而且要发挥作用，它们需要精确对准元件，使其生产成本高昂。
这些局限性很快就会消除：Strangi和，芬兰和英国的研究合作伙伴最近展示了一种新的方法来生成和操纵随机激光，包括纳米级。
Strangi说，最终，这可能导致医疗程序更准确，更少侵入性地进行，或者通过翻转表盘重新布置光纤通信线路。
'随机'激光器做得更好
那么激光器究竟如何工作呢?
传统的激光器由给定装置中的光学腔或开口组成。在该腔内部是发光和放大光的光致发光材料和一对镜子。镜子迫使光子或光粒子以特定频率来回反射，以产生我们从激光器发出的红色光束。
“但是，如果我们想要将它小型化并摆脱镜子并制造一个没有腔体的激光并进入纳米尺度，会怎样?”他问道。“这是现实世界中的一个问题，也是为什么我们不能在本世纪之前用随机激光器进一步推进。”
因此，已经认真研究了大约15年的随机激光器与1960年推出的原始技术不同，主要是因为它们不依赖于镜像腔。
在随机激光器中，在许多方向上发射的光子反而被光线照射到液晶介质中，用这束光引导所得到的粒子。因此，不需要传统应用中所需的大型镜像结构。
由此产生的波 - 称为Strangi的“孤子”和研究人员 - 作为散射光子跟随的通道，现在处于有序，集中的路径中。
重大发展
了解其工作原理的一种方法是：设想一个轻型粒子版本的“孤波”冲浪者(和淡水鱼)可以在河流和海洋潮汐在某些河口相撞时骑行，Strangi说。
最后，研究用电信号击中了液晶，这使得用户能够用表盘“操纵”激光，而不是移动整个结构。
Strangi说，这是这支球队的重大发展。
“这就是我们称之为'晶体管'的原因，因为弱信号(孤子)控制着强大的激光输出。”Strangi说道。“激光和晶体管是上个世纪彻底改变的两项领先技术，我们发现它们在同一物理系统中交织在一起。”
研究人员相信，他们的结果将使随机激光更接近光谱学的实际应用(用于物理和分析化学以及天文学和遥感)，各种形式的扫描和生物医学程序。
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