| +11 голос |
|
Утечки энергии в оптических системах, таких как лазеры, являются главной помехой для увеличения эффективности их функционирования. Чтобы восполнить потери обычно приходится создавать в лазере переизбыток фотонов или световых пакетов.
Инженеры Вашингтонского университета в Сент-Луисе (штат Миссури) в серии из трех экспериментов показали как можно бороться с такими утечками парадоксальным образом целенаправленно их увеличивая. О полученных результатах они сообщили в сегодняшнем номере журнала Science. В первом эксперименте было показано как изменять связь между двумя микрорезонаторами увеличивая или уменьшая расстояние между ними, а также создавая контролируемую утечку в одном из них.
Во втором, варьируя утечкой, они манипулировали режимами связи двух резонаторов. Измеряя интенсивность генерируемого ими света авторы к своему удивлению обнаружили, что за начальным спадом общей интенсивности следует ее рост, а затем и восстановление до прежнего уровня, несмотря на увеличение потерь.
«Утечка, добавленная сверх некоторой критическогой величины, увеличивала общую интенсивность света и ее распределение между резонаторами», — описывается в статье.
В третьем эксперименте, исследователи в условиях повышенных потерь воспроизвели в кварце рамановское усиление и нелинейный температурный эффект.
Экспериментальная система состояла из двух тороидальных резонаторов из кварца. Контролируемая утечка вводилась зондом из силикатного стекла с хромовым покрытием: его кончик с высокой точностью (20 нм) выдвигался в затухающее (evanescent) световое поле одного из резонаторов, существующее только в непосредственной близости к нему. Другое позиционирующее устройство контролировало расстояние между резонаторами, определяющее силу их связи.
Эффект усиления через утечку наблюдался вблизи так называемой особой или исключительной точки (exceptional point), фигурирующей во многих противоречащих интуиции результатах недавних физических экспериментов. При прохождении через нее симметричное распределение полей между резонаторами менялось на асимметричное. Это приводило к локализации поля и увеличивало интенсивность света одного из резонаторов, в данном случае того, в котором потери были меньше. Как результат, в этой подсистеме активизировались все нелинейные процессы, зависящие от интенсивности света.
Повышение интенсивности света модулированием потерь не только представляет экономичную альтернативу традиционному методу закачки в лазер дополнительной энергии. Эта техника может породить новые схемы и методы контроля и компенсации утечек в различных физических системах, включая фотонные кристаллы, плазмонные структуры и метаматериалы.
| +11 голос |
|
