روسیه| توسعه اولین لیزر تراهرتز کوانتومی متوالی

به گزارش مجله خبری نگار، به گفته مرکز ارتباطات علمی موسسه فیزیک فنی، ساخت آن توسعه سیستم‌های ارتباطی رادیویی جدید، دستگاه‌های تشخیصی پزشکی و حسگر‌های مختلف مورد استفاده در فضا را تسریع می‌کند.

رستم خابیبولین، رئیس آزمایشگاه لیزر آبشاری کوانتومی، توضیح داد که توسعه لیزر‌های کوانتومی آبشاری یک کار تکنولوژیکی بسیار پیچیده است. امروزه تنها چند کشور پیشرفته از نظر فناوری می‌توانند این مشکل را حل کنند. تمام مراحل ایجاد چنین لیزر‌هایی نیاز به معرفی "سوابق" ویژه دارد و تنها با حضور کارشناسان بسیار مجرب قابل دستیابی است.

در سال‌های اخیر، فیزیکدانان چندین لیزر کوانتومی آبشاری ایجاد کرده‌اند که قادر به تولید پرتو‌هایی از امواج تراهرتز هستند، اما اکثر آنها فقط می‌توانند پالس‌های بسیار کوتاهی از تابش تولید کنند، زیرا آنها به سرعت تا دمای خطرناک بالا گرم می‌شوند. دانشمندان روسی طراحی جدیدی برای چنین لیزری ایجاد کرده‌اند که با کاهش تصاعدی شدت جریان الکتریکی مشکل گرمای بیش از حد را حل می‌کند.

همانطور که دانشمندان گفتند، محققان به لطف استفاده از ایده مطرح شده توسط یکی از بنیانگذاران الکترونیک کوانتومی، الکساندر پروخوروف، که در سال ۱۹۶۵ استفاده از دو فوتون و دو انتقال کوانتومی را برای تولید تابش لیزر پیشنهاد کرد، که از نظر تئوری امکان افزایش کارایی لیزر را فراهم می‌کند، توانستند به این مهم دست یابند. عملی کردن این ایده کار بسیار دشواری بود و فیزیکدانان روسی اخیرا توانستند آن را حل کنند.

رستم خابی بولین نقش دانشمندان موسسه فیزیک فنی را به یاد آورد که توانستند ۱۶۰ واحد تقویت اتصال لایه به لایه را رشد دهند که هر کدام شامل چهار چاه کوانتومی با ضخامت لایه ۳ تا ۷ نانومتر هستند و زمان رشد چنین سازه‌های پیچیده‌ای بیش از ۱۰ ساعت است که در طی آن لازم است ضخامت و ترکیب لایه‌های نیمه هادی با دقت ۱-۲ درصد حفظ شود.

همانطور که آزمایش‌های بعدی بر روی ساختار‌های آرسنید گالیم و آرسنید آلومینیوم نشان داد، لیزر‌های ایجاد شده توسط دانشمندان قادر به تولید مداوم پرتو‌های تراهرتز با ولتاژ میلی وات در طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها و دما‌ها بودند. دانشمندان به این نتیجه رسیدند که این امر در آینده امکان توسعه انواع جدیدی از ساطع کننده‌ها را برای دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های انتقال داده و حسگر‌های مختلف برای کاوشگر‌ها و فضاپیما‌ها فراهم می‌کند.

لیزر کوانتومی آبشاری نوع خاصی از ساطع کننده تابش منسجم است که در آن درخشش به دلیل تبدیل‌های الکترونیکی بین دو لایه از دو ماده نیمه هادی مختلف با خواص فیزیکی خاص تولید می‌شود.

اولین ایده برای توسعه چنین انگیزه‌ای توسط فیزیکدانان شوروی در سال ۱۹۷۱ فرموله شد.

منبع: TASS