Группа учёных из Калифорнии занимаются разработкой новой технологии для создания лазерной установки, генерирующей луч с различной длиной волны. Когерентный лазерный луч создается за счёт преобразования энергии накачки материалов в энергию когерентного поляризованного и узконаправленного потока излучения.
Такая энергия абсорбируется электронами в материале, который на короткое время переходят в состоянии высокоэнергетического состояния.
Подвергая полупроводник действию высоко- и низкочастотных лазерных лучей, исследователям удалось добиться эффекта «отрыва» электронов от своих ядер, ускорения и затем повторного столкновения с ядрами. Именно эти столкновения генерируют излучение сразу на нескольких частотах.
«Это замечательный феномен. Я никогда не видел ничего подобного ранее», — заявил Марк Шервин (Mark Sherwin), руководитель группы исследователей, сделавших это революционное открытие.
Лазерный луч с различной длиной волны обычно генерируется за счёт использования нескольких установок. Однако подход ученых из Университета Калифорнии отличается: они заставляют материал излучать свет различной длины волны путем облучения его световыми лучами инфракрасного спектра и очень высокой частоты (в несколько терагерц).
Суть технология в следующем: материал (в данном случае, наноструктуры арсенида галлия) подвергается воздействия лазера с различной длиной волны. Инфракрасный луч создает экситоновую пару (экситон — водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы ) в материале. Другими словами, происходит вытеснение электрона с его орбиты вместо подъема на более высокоэнергетическую орбиту.
Электрон, однако, сохраняет связь с орбитой, с которой он был смещен, благодаря тому, что его подвергают воздействию второго луча очень высокой частоты. Именно в этом и заключается «ноу-хау» технологии. Марк Шервин пояснил: «Очень мощный, низкочастотный лазерный луч срывает электрон с дыр и ускоряет его. Но так как низкочастотное поле вызывает колебания, оно заставляет электрон вернутся обратную на свою орбиту».
Если устройство, генерирующее мультицветовой лазерный луч, удастся уменьшить до миниатюрных размеров, новая технология найдет широкое применение в оптических коммуникациях с использованием спектрального уплотнения (WDM, Wavelength Division Multiplexing). Технология уплотнения с разделением по длине волны даёт возможность передавать по волоконно-оптической среде несколько независимых трафиков данных за счет того, что цвет можно разложить на множество непересекающихся между собой спектральных составляющих (тонов).