تماس با ما
Alice

شماره تلفن : 86-15694003007

WhatsApp : +8615694003007

اختراع مجدد لیزر: نظریه های جدید 60 سال درک مشترک را به چالش می کشند

March 1, 2021

طبق تحقیقی که در مجله Nature Physics منتشر شده است ، کار دو تیم مستقل از فیزیکدانان 60 سال اتفاق نظر رایج در مورد لیزر را به چالش کشیده است.

 

از زمان اختراع اولین لیزر در دهه 1950 ، فیزیکدانان بر اساس محدودیت های مکانیکی کوانتوم در خلوص رنگ آنها لیزر می سازند.لیزر ، مخفف "تقویت نور توسط تابش تحریک شده تابش" با تولید یک کپی از سیگنال اصلی در هنگام شلیک فوتون های با همان فرکانس برای تحریک اتم ها ، کار می کند.

 

در مطالعه نظری جدید ، دو تیم از فیزیکدانان راه حل برای دور زدن این محدودیت دیرینه را پیشنهاد داده اند.

 

لیزرها در حال حاضر در زندگی روزمره کاربردهای عملی مانند اصلاح بینایی ، خواندن بارکد در فروشگاه های مواد غذایی ، اچ تراشه های رایانه ، انتقال فایل های ویدئویی از ماه و کمک به کارکردن اتومبیل های خودران دارند.اکتشافات اخیر می تواند لیزرهای تک رنگ را به این لیست اضافه کند و در نهایت از آنها برای کاربردهایی مانند محاسبات کوانتومی استفاده کند.

 

فوتونهای موجود در لیزر همزمان با یکدیگر پخش می شوند و لیزر را در همان مرحله بیرون می کشند - دانشمندان ترازی را به نام "در فاز" انجام می دهند.به زبان ساده ، هر فوتون مانند موجی است که قله ها و فرورفتگی های آن با امواج همسایه هم تراز است.

 

برای دستیابی به لیزر تک رنگ ، فوتون ها به زمان بیشتری برای همگام سازی احتیاج دارند ، به این معنی که طول موج های آنها باید دقیقاً تراز شوند.طول موج رنگ منبع نور را تعیین می کند.به عنوان مثال ، طول موج نور سبز بین 500 تا 550 نانومتر است.

همگام سازی فوق الذکر فوتون های لیزر را انسجام زمانی می نامند و این فرکانس بسیار سریع و پایدار اطمینان حاصل می کند که دستگاه های لیزر می توانند برای ابزار دقیق استفاده شوند.

 

با این حال ، مشکل لیزرهای سنتی این است که فوتون ها با ترک لیزر به تدریج از همگام سازی خارج می شوند و زمان ماندگاری آنها به عنوان زمان انسجام لیزر شناخته می شود.

 

طبق قوانین فیزیک ، دانشمندان آرتور شاولو و چارلز تاونز زمان انسجام لیزر با عملکرد بالا را در سال 1958 تخمین زدند. این به عنوان محدوده شاولو-تاونز معروف شد و برای دهه ها به معیار توسعه لیزر تبدیل شد.

"در اصل ، ما باید بتوانیم لیزرهای منسجم تری ایجاد کنیم."دیوید پکر ، یک محقق اصلی ، سعید گفت.

 

تیمی از محققان به سرپرستی دیوید پک فیزیکدان از دانشگاه پیتسبورگ این نظریه دیرینه را به چالش می کشند.آنها استدلال می کنند که "حد Sholow-Townes" حد نهایی نیست.فرضیه اصلی آنها این است که بتوانند لیزرهایی تولید کنند که توسط "حد Sholow-Townes" محدود شده اما از انسجام بیشتری برخوردار باشند.

 

به جای اینکه به لیزر به عنوان جعبه ای توخالی با نور در آن فکر کنیم ، جایی که فوتون ها با سرعت متناسب با مقدار نور جعبه تکثیر می شوند و از آن خارج می شوند ، آخرین تحقیقات دریچه ای را روی لیزر پیشنهاد می دهد تا سرعت جریان فوتون ها را کنترل کند. .این فیزیکدانان معتقدند این باعث می شود لیزر برای مدت زمان طولانی بیش از آنچه تصور می شد منسجم باشد.

 

اگرچه تیم تحقیق معتقد است که برآورد شولو و تاونز از انسجام لیزر در آن زمان منطقی بود ، اما اکنون فناوری کوانتوم به فیزیکدانان این امکان را داده است که بیشتر متریک را تصفیه کنند.

با این حال ، برخی از منتقدان کار جدید می گویند این طرح برای کاربردهای تجاری مناسب نیست.اگرچه از نظر تئوری منطقی به نظر می رسد ، اما برای کاربردهای عملی تجاری مناسب نیست.به عنوان تولیدکنندگان فعلی لیزر مثال بزنید ، اکثر آنها از "حد Sholow-Townes" برای راهنمایی طراحی های خود استفاده نمی کنند.

 

با این وجود ، تیم پک اطمینان دارد که طراحی لیزر جدید خود را وارد زندگی ما خواهد کرد.هدف آنها ساخت یک میزر برای برنامه ریزی کوانتومی در یک کامپیوتر کوانتومی ساخته شده از مدارهای ابررسانا است.با این حال به خاطر داشته باشید که چنین تلاش بلند پروازانه ای ممکن است نیاز به سالها تحقیق طولانی مدت و حل بسیاری از مشکلات بزرگ داشته باشد.

 

طبق یک بررسی انجام شده توسط همسالان ، این آخرین تحقیق ممکن است معنای لیزر را دوباره تعریف کند.مانند فوق لیزر لیزر که در سال 2012 اختراع شد ، این طرح با تعریف سنتی لیزر مغایرت دارد.آنها از طریق آنچه به عنوان انتشار تحریک شده شناخته می شود ، نور تولید نمی کنند ، بنابراین "s" و "e" در مخفف "LASER" دیگر مناسب نیستند.