Аномальное взаимодействие микролазеров дает ключ к тонкому управлению их свойствами
Достижение группы исследователей из Венского технического университета и Принстонского университета открывает новые способы управления взаимодействием электроники и света для более эффективных коммуникаций и высокопроизводительной обработки данных.
Экспериментальная система, описанная в статье для июньского выпуска Nature Communications, состояла из двух лазеров, диаметром 0,1 мм каждый, разделенных промежутком в 50 раз меньше, то есть, почти соприкасавшихся.
Один лазер накачивался электрическим током, пока не начинал излучать свет в обычном режиме. После этого, постепенно возрастающее питание подавалось на соседний лазер, но вместо его включения и роста общей интенсивности света, это парадоксальным образом приводило к отключению всей системы.
«Это не обычная интерференция, которую мы знаем, — пишет Хакан Тюречи (Hakan Türeci) из Принстона, имея ввиду явление взаимного погашения находящихся в противофазах световых или звуковых волн из разных источников. — Подавление происходит вследствие аккуратного перераспределения потерь энергии в масштабах всей усиливаемой системы». Обычно потерь стараются избежать, но в этом случае авторы воспользовались ими как новым средством для управления оптическими системами.
Экспериментальное исследование стало продолжением теоретических работ Тюречи по моделированию сложных процессов взаимодействия сверхминиатюрных (нано- и микрометровых) лазеров с использованием матаппарата неэрмитовых матриц. Оно открывает возможности тонкого манипулирования усилением и ослаблением входящей энергии в пределах системы: одна ее суб-область может усиливать свет, а непосредственно прилегающая к ней — поглощать.
В настоящее время ученые работают над дальнейшим развитием этой идеи: используя распределение зон усиления и поглощения, пытаются сделать микро-лазеры более эффективными.
Как утверждается в статье, полученные результаты могут оказаться особенно полезны при конструировании «лабораторий на чипе» — инструментов, в которых мельчайшие оптические устройства монтируются в одном чипе, а также высокочувствительных сенсоров.