Исследователи разработали концепцию лазера без зеркал, основанную на коллективном излучении атомов через диполь-дипольное взаимодействие.
Группа физиков из Инсбрукского и Гарвардского университетов предложила принципиально новый способ генерации лазерного излучения — лазер без зеркал. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters, показывает, что квантовые излучатели, расположенные на субволновых расстояниях друг от друга, могут конструктивно синхронизировать излучение фотонов, создавая яркий, очень узкополосный световой луч даже в отсутствие оптического резонатора.
В обычных лазерах зеркала необходимы для того, чтобы свет отражался от них и возвращался обратно, стимулируя когерентное излучение возбужденных атомов или молекул и тем самым усиливая свет. Но в новой концепции «без зеркал» атомы взаимодействуют напрямую через собственные электромагнитные дипольные поля, поскольку межатомное расстояние меньше длины волны излучаемого света. Когда система получает достаточно энергии, эти взаимодействия приводят к тому, что излучатели синхронизируются и начинают светить коллективно. Это явление называется сверхизлучением или сверхизлучающей эмиссией (superradiance или superradiant emission).
Команда под руководством Гельмута Ритча обнаружила, что при таком коллективном излучении генерируется высоконаправленный и спектрально чистый свет с одной узкой спектральной линией в тех случаях, когда лазерным излучением возбуждается лишь часть излучателей, а остальные атомы остаются ненакачанными. Поскольку эта пассивная часть излучателей не расширяется под воздействием управляющего лазера или усиления мощности, она действует как оптический резонатор для активных излучателей — по аналогии с обычным лазером, где оптический резонатор и усиливающая среда являются отдельными физическими объектами.
Источник: hi-tech.mail.ru