Масачузетският технологичен институт (MIT) откри как да потиска колебанията в подсилените лазери.

Изследователи от Масачузетския технологичен институт и Университета Корнел са открили начин да превърнат нестабилните, шумни лазери в изключително стабилни светлинни потоци – в разрез с класическата физика. Откритието обещава значителен напредък в технологиите на фотониката, където се изискват едновременно висока мощност и прецизност.

Увеличаването на мощността на лазерите традиционно води до увеличаване на „шума“ – случайни колебания в интензитета. Това ограничава използването на лазерите в приложения, където стабилността на излъчването е от решаващо значение, независимо дали става въпрос за научни измервания, промишлено рязане или медицинска диагностика.

Нова технология, представена в Nature Photonics, показва как шумните и подсилени лазери могат да бъдат превърнати в източник на така наречената „интензивно компресирана“ светлина. Това е състояние, при което флуктуациите в броя на фотоните са по-малки от фундаменталната граница, определена от квантовата механика.

Ключът към преобразуването е комбинация от нелинейно оптично влакно и спектрален филтър. Лазерните импулси преминават през влакното, където се задейства процес на четиривълново смесване: енергията се преразпределя между различните честоти на светлината, като между тях се създават корелации. След това програмируем филтър избира най-стабилните комбинации от честоти, сред които са регистрирани нива на шум, които са намалени 30 пъти в сравнение с оригиналния лазер. В същото време пиковият интензитет остава същият – до 0,1 теравата на квадратен сантиметър.

Главната особеност на откритието е, че за генерирането на квантова светлина вече не са необходими скъпи нискошумови източници. Според Никълъс Ривера, доцент в университета Корнел и един от авторите на изследването, сега е възможно да се използват много по-достъпни подсилени лазери, широко използвани в научните лаборатории и промишлеността.

Изследователите са разработили и нов модел, който им позволява да прогнозират поведението на квантовия шум на базата на класически симулации. Това не само обяснява наблюдаваните ефекти, но и отваря врати за адаптиране на метода към други лазерни системи .

Ривера отбелязва, че бъдещата цел на екипа е да разшири подхода до по-мощни лазери. В бъдеще методът би могъл да се прилага и извън лабораторията, например в оптичните комуникационни системи, където усилването на мощността се използва за предаване на сигнал през океана.

Към изследването се присъединиха учени от Харвард, Станфорд, Бостънския университет, Техническия университет и Университета на Централна Флорида.