`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Новый лазер поможет исследованию проблем фундаментальной физики

+22
голоса

Ученые из Лаборатории аттосекундной физики разработали новый лазерный источник света, что может привести к значительным успехам в исследованиях по фундаментальной физике.

С помощью чрезвычайно коротких и очень интенсивных импульсов лазерного света, ученые добились больших успехов в своих усилиях по наблюдению и управлению движением частиц за пределами границ атомных ядер. В самом деле, будущее электроники заключается в оптическом управлении потоками электронов. Это позволило бы выполнять операции по обработке данных на частотах, эквивалентных скорости колебаний видимого света – примерно в 100000 раз быстрее, чем это осуществимо с помощью современных методов. Для достижения этой цели большое значение имеют улучшения в области лазерной технологии. Физики из Лаборатории аттосекундной физики (LAP), которые работают совместно с Университетом Людвига-Максимилиана в Мюнхене и Институтом квантовой оптики Макса Планка (MPQ), разработали новый источник света, который приближает эру оптоэлектроники.

Большинство лазеров, используемых в научно-исследовательских лабораториях, строятся на основе кристаллов титана—сапфира (Ti:Sa), и этот тип приборов был доминирующим инструментом в генерировании сверхкоротких световых импульсов в течение более 20 лет. Но эта ситуация, вероятно, изменится очень скоро. Есть все признаки того, что лазерные системы на тонких дисках в ближайшее время вытеснять своих старших соперников, которые используют кристаллы в форме стержней или пластин. Команда из LAP теперь представила дисковый лазер на базе иттербия: иттрий-алюминий-гранат (Yb: YAG). Прибор излучает импульсы длительностью 7,7 фемтосекунды (10-15 с), что соответствует 2,2 волновых периода. Средняя мощность импульса 6 Вт, и каждый импульс несет 0,15 микроджоулей энергии, на 1,5 порядка больше, чем достижимый с коммерческими лазерами на базе титана—сапфира.

Физики уже в состоянии управлять формой волны излучаемых импульсов со значительной точностью, но новая система расширяет эту способность еще больше. Тонкое управление временной формой электромагнитных полей световых волн является необходимым условием для их использования в переключении электронных потоков в конденсированных средах и в единичных атомах, и, следовательно, в оптоэлектронике. Однако длина импульса должна быть ограничена несколькими фемтосекундами. Предыдущие эксперименты, проведенные командой в LAP, показали, что действительно возможно включать и выключать электрические токи с помощью электромагнитных волновых пакетов специальной формы, то есть лазерных импульсов с управляемой фазой. Однако максимальные скорости переключения, достигнутые в этих экспериментах, были порядка нескольких тысяч в секунду.

Это ограничение в настоящее время преодолено. Новый лазер способен производить десятки миллионов мощных импульсов в секунду, и это открывает новую эру в исследовании сверхбыстрых физических процессов. Это поле фокусируется на таких явлений, как движение электронов в молекулах и атомах, которое может иметь место на аттосекундной временной шкале. Способность генерировать аттосекундные лазерные импульсы позволяет «фотографировать» движение электронов. С появлением нового лазера, атомная фотография переходит в новую фазу. Для параметризации редких событий в микромире с помощью систем Ti:Sa, используемых в настоящее время в аттосекундных лабораториях, требуется наблюдение в течение часов или даже дней, предполагая, что они могут быть вообще захвачены. Новый инструмент повышает скорость сбора данных с коэффициентом от 1000 до 100000, что делает возможным затрачивать на изучение подобных явлений гораздо меньше времени и делать это более подробно.

Новое поколение лазеров также может быть использовано для изучения элементарных процессов, которые лежат в основе природных явлений. Новый прибор в ближайшее время сможет генерировать импульсы высоких энергий света с длиной волны 60 нм в ультрафиолетовом участке спектра. Такие импульсы достаточно энергичны, чтобы возбудить ионы гелия, которые позволили бы частоте связанного излучения быть точно определяемой с помощью техники частотной гребенки, за которую проф. Теодор Хенш (Theodor Hänsch) получил Нобелевскую премию по физике в 2005 году. Этот тип лазерной спектроскопии предоставляет средства определения значений фундаментальных констант с очень высокой точностью.

Лазеры на тонких дисках вскоре могут стать стандартным оборудованием для фундаментальных исследований в области аттосекундной физики и лазерной спектроскопии.

Новый лазер поможет исследованию проблем фундаментальной физики

Команда из LAP разработала новый лазер на тонких дисках на базе иттербия: иттрий-алюминий-гранат, испускающий импульсы света длительностью 7,7 фемтосекунды и состоящие из 2,2 оптических колебаний. Импульсы имеют среднюю мощность 6 Вт и несут 0,15 микроджоулей энергии, более чем на 1,5 порядка выше, чем генерируемые коммерческими лазерами на базе Ti:Sa

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT