ЛАС

Новые области применения диодного лазера

В журнале «Наука и Жизнь» вышла статья, пророчащая новую жизнь обычному лазеру из лазерной указки. 

Многим сейчас известен диодный лазер. При своих преимуществах, таких как компактность, экономичность и дешевизна, он обладает таким недостатком как широкий спектром излучения, что ощутимо сужает область его применения.
В наши дни с помощью лазеров решается множество задач.
Одним из применений лазеров являются высокоточные измерения химического состава методом спектроскопии. В этой технологии важную роль играют сигналы, у которых частотный спектр это набор линий, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга так называемая оптическая гребенка. В ней лазерная система создаёт стабильное излучение на разных частотах, разделенных одинаковыми промежутками. Оптические гребенки получили в 1990 году Теодор Хенш из Германии и Джон Холл из США. С помощью лазерной оптической гребенки можно с высокой точностью измерять частоты оптического излучения и проводить очень точные спектроскопические измерения. Её можно использовать для систем спутниковой навигации, для технологий передачи данных о точном времени, для поиска экзопланет методом лучевых скоростей.
Такой сигнал просто создать с помощью оптических микрорезонаторов: колец или дисков из прозрачных материалов, где излучение лазера из-за нелинейных эффектов превращается в частотную гребенку. Подобные устройства уникальны в том, что при малом, миллиметровом размере демонстрируют гигантскую добротность Данная технология открывает путь к созданию компактных генераторов оптических гребёнок с низким потреблением энергии. К сожалению для этого подходит не любой лазер нужен мощный лазер, а его излучение должно располагаться в очень узкой полосе частот.
В настоящее время диодные лазеры являются весьма дешевыми и одними из самых распространённых. Простота, компактность, удобство этих лазеров их неоспоримый плюс, но в сфере спектроскопии они сильно проигрывают более дорогим и сложным устройствам, потому что являются недостаточно монохроматичными и стабильными устройствами.
Физики из Российского квантового центра (РКЦ), Московского физико-технического института (МФТИ), физического факультета Московского государственного университета (МГУ) и московского исследовательского центра компании Samsung нашли решение проблемы. Свет лазера удалось сделать более монохроматическим и стабильным с помощью микрорезонаторов, которые генерируют оптические гребенки. Этим решается сразу несколько вопросов: мощность излучения практически не уменьшается, система остаётся по размеру небольшой, свет становится почти в миллиард раз более монохроматичным так как полоса излучения сужается до аттометров можно получить оптическую гребенку.
Результаты этих исследований опубликованы в журнале Nature Photonics.
Данная технология найдет множество вариантов для применения. Теперь диодные лазеры с суженной частотой стало возможно использовать вместо дорогих и сложных одночастотных лазерных устройств. На их основе можно создавать компактные химические анализаторы, которые могут поместиться, например, в часы. Также эта технология позволит увеличить пропускную способность оптоволоконных сетей за счет увеличения числа каналов.
Альтернативным направлением могут стать различные сенсоры, на базе которых создаются системы мониторинга и охраны. Ведь можно просто уложить вдоль моста или нефтепровода оптоволоконный кабель, и излучение лазера внутри него будет реагировать на малейшие колебания или изменения геометрии объекта, точно определяя место нарушения. Также такие лазеры можно будет использовать в оптических радарах лидарах, применяемых в метеорологии, геодезии, картографии и даже устанавливаемых на беспилотные автомобили.

Exit mobile version