Физики «навели порядок» в беспорядочном лазере

Беспорядочными лазерами (Random Lasers) называются мельчайшие структуры, испускающие свет хаотически, в разных направлениях. Их излучение столь же уникально, как отпечатки пальцев, и прояснить в деталях его физику удалось совсем недавно.

Теперь, ученые из Венского Технологического университета представили методику концентрации света беспорядочного лазера в определенном направлении. Это достижение впервые открывает перед такими устройствами перспективы практического применения — в качестве источников освещения нового типа.

В обычном лазере свет переотражается между двумя параллельными зеркалами, усиливается атомами вещества, заключенного в этом пространстве, и формирует когерентный луч, выходящий через одно из этих зеркал. Беспорядочный лазер работает без зеркал, он состоит из зернистого материала, в котором свет произвольно отражается и распространяется по сложным траекториям. Место выхода наружу лазерного луча и его направление определяются беспорядочной внутренней структурой материала.

Требуемая для работы беспорядочного лазера энергия обычно поступает от внешнего источника, т.е. выполняется «оптическая накачка». Как правило, некогерентный свет направляется сверху на материал лазера, где он преобразуется в упорядоченное всенаправленное излучение.

Идея австрийских физиков состояла в том, чтобы накачивать лазер не однородно, а с применением специальной маски, оптимизированной таким образом, чтобы избирательно стимулировать определенные области беспорядочного лазера, которые сообща осуществляли бы излучение в нужном направлении.

Для определения оптимального распределения оптической накачки сотрудникам университета потребовалось выполнить большой объем компьютерных расчетов. Они начинали с произвольно сгенерированной начальной маски, которую они затем пошагово оптимизировали до получения требуемого результата.

Каждый беспорядочный лазер имеет индивидуальную структуру, поэтому процедуру оптимизации накачки приходится для каждого нового устройства повторять сначала, но раз найденное решение позволяет формировать направленный луч снова и снова. В принципе, так же — изменяя параметры накачки — возможно и динамически управлять ориентацией лазерного излучения.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI