Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Антилазер ( ЦПУ ), или анти-лазера , представляет собой устройство , которое поглощает когерентный свет и преобразует его в той или иной форме внутренней энергии , такой как тепло или электрическую энергию. [1] [2] Это обращенный во времени аналог лазера . [3] Эта концепция была впервые опубликована в выпуске журнала Physical Review Letters от 26 июля 2010 г. группой из Йельского университета во главе с теоретиком А. Дугласом Стоуном и физиком-экспериментатором Хуэй В. Цао . [4] [5] В номере от 9 сентября 2010 г.Physical Review A , Стефано Лонги из Политехнического университета Милана показал, как объединить лазер и антилазер в одном устройстве. [6] В феврале 2011 года команда Йельского университета построила первый работающий противолазер. [7] [8] Это двухканальное устройство CPA, которое поглощает выходную мощность двух лазеров, но только тогда, когда лучи имеют правильные фазы и амплитуды. [9] Первоначальное устройство поглощало 99,4% всего падающего света, но команда разработчиков считает, что можно будет достичь 99,999%. [7] Первоначально с резонатором FP, оптический CPA работает на определенной частоте и материале толщиной с длину волны. В январе 2012, тонкопленочныйCPA был предложен путем использования ахроматической дисперсии металла, демонстрируя беспрецедентную ширину полосы пропускания и преимущества тонкого профиля. [10] Эта теоретическая оценка была экспериментально продемонстрирована в 2014 году. [11] В выпуске журнала Nature от 21 марта 2019 года команда из Венского технического университета (Австрия) и Университета Ниццы (Франция) представила первую экспериментальную реализацию многоканальный CPA в неупорядоченной рассеивающей среде, что значительно расширяет область возможных приложений. [12] В этой первой реализации случайного анти-лазера (т. Е. Обратного времени случайного лазера) было достигнуто поглощение более 99,78% входящей интенсивности.

Теоретическое поглощение и соответствующая дисперсия для ультратонких CPA

Дизайн [ править ]

В первоначальной конструкции идентичные лазеры запускаются в резонатор, содержащий кремниевую пластину, светопоглощающий материал, который действует как «среда потерь». Пластина выравнивает световые волны от лазеров таким образом, чтобы они попадали в ловушку, заставляя большинство фотонов отскакивать назад и вперед, пока они не поглощаются и не превращаются в тепло. Более того, многие из оставшихся световых волн нейтрализуются, мешая друг другу. [2] [7] Напротив, обычный лазер использует усиливающую среду, которая усиливает свет, а не поглощает его. Другая установка была использована для первой экспериментальной демонстрации CPA в неупорядоченной среде (случайный антилазер). [12]Здесь использовался металлический волновод, внутри которого размещался набор случайно расположенных рассеивающих объектов. В середине этой «неупорядоченной среды» была введена антенна, через которую вводился сигнал в волновод. Чтобы достичь условия CPA, инжектируемый волновой фронт микроволн был сформирован в общей сложности на восьми внешних антеннах, а сила связи центральной антенны была настроена путем ее перемещения внутрь и из волновода.

Приложения [ править ]

Когерентные совершенные поглотители могут быть использованы для создания абсорбционных интерферометров, которые могут быть полезны в детекторах, преобразователях и оптических переключателях. [4] Другое потенциальное применение - в радиологии, где принцип CPA может использоваться для точного нацеливания электромагнитного излучения внутри тканей человека в терапевтических целях или в целях визуализации. [7] Более того, концепция CPA может быть использована для достижения идеальной фокусировки акустических или электромагнитных сигналов на приемниках, даже если они встроены в сложную среду. [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Gmachl, Клэр Ф. (2010). «Лазерная наука: присоски для света». Природа . 467 (7311): 37–39. Bibcode : 2010Natur.467 ... 37G . DOI : 10.1038 / 467037a . PMID  20811446 .
  2. ^ a b «Вот, Антилазер» . Новости науки. Архивировано из оригинала на 2012-11-15 . Проверено 7 сентября 2010 .
  3. ^ Лонги, Стефано (2010). «Обратная генерация дает идеальный поглотитель» . Физика . 3 : 61. Bibcode : 2010PhyOJ ... 3 ... 61L . DOI : 10.1103 / Physics.3.61 .
  4. ^ а б Чонг, Й .; Ге, Ли; Цао, Хуэй; Стоун, А. (2010). «Когерентные совершенные поглотители: лазеры с обращенным во времени». Письма с физическим обзором . 105 (5): 053901. arXiv : 1003.4968 . Bibcode : 2010PhRvL.105e3901C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.105.053901 . PMID 20867918 . 
  5. ^ Стефано Лонги (2010). «Обратная генерация дает идеальный поглотитель» . Физика . 3 : 61. Bibcode : 2010PhyOJ ... 3 ... 61L . DOI : 10.1103 / Physics.3.61 .
  6. ^ Стефано Лонги (2010). «ПТ-симметричный лазерный поглотитель». Physical Review . 82 (3): 031801. arXiv : 1008.5298 . Bibcode : 2010PhRvA..82c1801L . DOI : 10.1103 / PhysRevA.82.031801 .( Сводка Марка Саффмана. )
  7. ^ a b c d "Ученые создают первый в мире антилазер" . Йельский университет. 2011-02-17. Архивировано из оригинала на 2011-02-21 . Проверено 17 февраля 2011 .
  8. ^ "Ученые создали первый в мире антилазер" . BBC. 2011-02-17 . Проверено 17 февраля 2011 .
  9. ^ Ван, Вт .; Chong, Y .; Ge, L .; Но, H .; Камень, AD; Цао, Х. (2011). «Обращенная во времени генерация и интерферометрический контроль поглощения». Наука . 331 (6019): 889–892. Bibcode : 2011Sci ... 331..889W . DOI : 10.1126 / science.1200735 . PMID 21330539 . 
  10. ^ Pu, M .; Feng, Q .; Wang, M .; Hu, C .; Хуанг, С .; Максимум.; Zhao, Z .; Wang, C .; Луо, X. (17 января 2012 г.). «Ультратонкий широкополосный почти идеальный поглотитель с симметричным когерентным освещением» . Оптика Экспресс . 20 (3): 2246–2254. Bibcode : 2012OExpr..20.2246P . DOI : 10.1364 / oe.20.002246 . PMID 22330464 . 
  11. ^ Li, S .; Luo, J .; Anwar, S .; Li, S .; Lu, W .; Hang, ZH; Lai, Y .; Hou, B .; Шен, М .; Ван, К. (2015). «Широкополосное идеальное поглощение ультратонких проводящих пленок с когерентным освещением: сверхвысокие характеристики электромагнитного поглощения». Physical Review B . 91 (22): 220301. arXiv : 1406.1847 . Bibcode : 2015PhRvB..91v0301L . DOI : 10.1103 / PhysRevB.91.220301 .
  12. ^ a b c Пихлер, Кевин; Кюмайер, Маттиас; Бём, Джулиан; Брандстёттер, Андре; Амбихль, Филипп; Куль, Ульрих; Роттер, Стефан (21 марта 2019 г.). «Случайная анти-генерация через когерентное совершенное поглощение в неупорядоченной среде». Природа . 567 (7748): 351–355. DOI : 10.1038 / s41586-019-0971-3 . ISSN 0028-0836 . PMID 30833737 .