Антилазер впервые объединили с лазером

Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США) впервые создали устройство, совмещающее в себе лазер и антилазер в одной полости. Рабочие частоты обоих противоположных по схеме работы устройств совпадают и пригодны для использования в телекоммуникационной индустрии. По мнению разработчиков, новинка способна существенно продвинуть перспективные системы связи и оптические компьютеры. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature Photonics.

Исследователи использовали наноразмерные полости, в которых скомбинировали 824 пары поглощающих и излучающих материалов для создания устройства общими размерами 200 на 1,5 микрометра. Сходные размеры имеет человеческий волос, в сечении равный примерно 100 микрометрам. Рабочая среда лазерной части устройства была сделана на базе арсенида галлия-индия (допированного фосфором), хорошо известного в качестве усилителя в наиболее продвинутых системах оптоволоконной связи. Вместе они, как и любой лазер, позволяют генерировать когерентный пучок электромагнитного излучения.

Поглощающая часть (антилазер) использует как основной материал хром и германий. Для реализации процесса поглощения входящий луч лазера разделяется на два, которые при помощи системы зеркал затем вновь сводятся в поглощающей подложке. Там когерентное излучение от лазерной части устройства преобразуется в тепло и частично в электрический ток. При определённой разности фаз этих двух лучей энергия фотонов, "зажатых" в подложке, превращается в тепловую с КПД выше 99 процентов.

Антилазер отличается от обычного поглотителя светового излучения тем, что он представляет собой когерентный, почти идеальный поглотитель, то есть поглощает когерентный световой пучок с определённой частотой, игнорируя остальные входящие сигналы, считая их за шум. Это означает, что с его помощью можно поймать когерентный лазерный сигнал очень малой относительно шума мощности. Технически это даёт возможность создать экстремально чувствительные детекторы входящего лазерного сигнала.

Такие системы могут оказаться полезными и в оптоволоконных системах связи, и в космических лазерных системах сходного назначения, предназначенных для обмена информацией с космическими аппаратами. До сих пор антилазер не удавалось объединить в одном компактном устройстве с лазером, что ограничивало практические возможности таких приспособлений.