Думал ли Эйнштейн, что ученые сделают лазеры супердешевыми?

Профессор Стэнфордского университета Ешихиса Ямомото, вместе с возглавляемой им международной группой физиков, разработал технологию создания лазеров, которые будут потреблять энергии в сотни раз меньше, чем полупроводниковые лазеры, сообщает служба новостей на сайте Стэнфордского университета.

В основу всех лазеров положен Эйнштейновский принцип вынужденного излучения. Он предположил, что молекула атома под воздействием электромагнитного поля частоты ω может перейти с более высокого энергетического уровня Е2 на более низкий Е1 с испусканием фотона энергии. Чтобы вернуться на высокие энергетические уровни, электроны получают энергию извне в процессе накачки, которая неэффективна в энергетическом смысле. Одновременно на заданном энергетическом уровне может находиться ограниченное количество электронов. Поляритонный лазер позволяет соединяться электронам с носителями положительного заряда дырками и образовывать водородоподобные квазичастицы экситоны. В свою очередь экситоны являются бозонами, которые на любом энергетическом уровне находятся в неограниченном количестве. Электроны и дырки переходят на другой, более высокий уровень при влиянии электрического тока и формируют экситоны. А экситоны с фотонами образовывают поляритоны, излучающие фотоны одинаковые с исходными. Так, снизить мощность лазера можно с помощью бозонов.

Профессор электронной инженерии и прикладной физики Ямомото со своей группой добился снижения энергопотребления поляритонных лазеров в 2-5 раз меньше по сравнению с традиционными. Скоро такие лазеры будут потреблять энергии в 100 раз меньше, к тому же они могут объединяться с полупроводниковыми чипами. Несмотря на то, что новый лазер пока работает только при низких температурах, он уже используется учеными Стэнфордского университета при разработке квантовых компьютеров. Группа Ямомото работает над тем, чтобы уже через 10 лет поляритонные лазеры работали при комнатных температурах. С мая 1960 года, как физик Мейман продемонстрировал первый оптический квантовый генератор — лазер в работе, прошло 53 года, и в течение этих лет почти каждый год появляются всё новые виды лазеров. Лазерная физика стремительно развивается, а уникальные свойства лазеров активно применяются в промышленности, медицине, косметологии, микроэлектронике, космической навигации, да и просто в быту.