Новый электрооптический лазер вырабатывает импульсы, в 100 раз более быстрые, чем вырабатывают другие высокоскоростные системы - «Наука и технологии»

Ученые-физики из американского Национального института стандартов и технологий (NIST), используя достаточно обычную и традиционную электронику, создали лазер, способный вырабатывать импульсы света, в сто раз более быстрые, чем импульсы, вырабатываемые другими сверхскоростными лазерными системами. Данное достижение может дать мощный толчок развитию наук, изучающих быстропротекающие процессы, такие, как биохимические процессы, происходящие в материалах биологического происхождения, химические реакции и процессы взаимодействия света с материей различного рода.

Интерес к разработке электрооптических лазеров проявлялся со стороны ученых уже достаточно долго, в течение почти пяти десятков лет. Но до последнего времени еще никому не удавалось реализовать электронное управление работой лазера так, чтобы в это системе полностью отсутствовали тепловые шумы, производимые электронными приборами. Именно новый метод фильтрации, разработанный специалистами NIST, позволил уменьшить влияние тепловых шумов, которые в других случаях разрушают необходимую последовательность процесса электронного синтеза света.

Рабочим элементом фильтра является "микроволновая впадина", своего рода резонатор, позволяющий стабилизировать и фильтровать электронные сигналы, управляющие работой лазера. Электромагнитные волны, имеющие строго заданную частоту и попадающие в этот резонатор, многократно усиливаются. А колебания другой частоты подавляются и легко отфильтровываются.

"Сердцем" созданной системы является инфракрасный лазер, излучающий непрерывный поток излучения. Затем это излучение модулируется микроволновыми импульсами, стабилизированными при помощи впадины-резонатора. И в результате эта система производит абсолютно идентичные импульсы с частотой следования, соответствующей частоте модулирующего микроволнового сигнала, эти импульсы через специальные волноводы попадают на оптическую частотную гребенку, при помощи которой можно изменить и получить импульсы света практически любой длины волны (цвета).

Самым интересным является то, что для создания новой лазерной системы были использованы стандартные компоненты, применяемые в телекоммуникациях и в микроволновых технологиях. Это, плюс высокая надежность использованных оптических частотных гребенок, позволят использовать новые сверхскоростные лазеры для проведения длительных и высокоточных измерений, требующих постоянного отсчета малых промежутков времени.

Отметим, что на свете есть лазеры, способные вырабатывать и более короткие импульсы света, которые длятся от нескольких единиц до нескольких десятков фемтосекунд. Однако, все такие лазеры используют технологию увеличения частоты (снижения длины волны) света, что приводит к укорачиванию более длительных импульсов. Современные же лазеры, которые вырабатывают импульсы света прямым способом, способны обеспечить минимальную длительность импульса в несколько наносекунд. Новый же электрооптический лазер вырабатывает импульсы, идущие друг за другом каждые 100 пикосекунд, т.е. в сто раз быстрей, что открывает массу новых возможностей для создания новых коммуникационных систем, квантовых измерительных устройств, датчиков и многого другого.