Zvukový laser

28. červenec 2009
Schéma fungování akustického laseru. Na horním obrázku supermřížka polovodičových vrstev, v níž se zesilují akustické vlny. Dolní obrázek ukazuje energetické hladiny energie elektronů uvězněných v rámci vrstev - jeden fonon vyvolává vznik fononů dvou.

Světlo a zvuk jsou vlnění různého druhu. Nedávno se ale britským a ukrajinským vědcům podařilo sestrojit zvukovou analogii laseru. Nazvali ho proto logicky SASER, čili sonický LASER.

0:00
/
0:00

Příspěvek jste mohli slyšet v magazínu Nula-jednička. Další témata: Cvičení Zóna 2008 (repr.), Nečekané krásy průmyslového Horního Slezska a klášter Trapistů v Novém Dvoře, Futurologické okénko: internetovým pirátem snadno, Četba: Scarlett "Darth Zira" Rauschgoldová: Dětské varhánky (repr.).

Optický laser generuje pomocí kladné zpětné vazby a rezonance velké množství malých světelných vln či fotonů o identické vlnové struktuře. Výsledkem je jedna velká, silná vlna se stejnými parametry. Je to vlastně velice soustředěný a úzce směrovaný paprsek jednobarevného světla s jednou vlnovou fází, který může maximálně účinně, přesně a selektivně přenášet buď energii nebo informaci.

Podobně je tomu i v případě "zvukového laseru". Světlem se ozáří tzv. supermřížka, což je polovodičový plátek složený z přesně uspořádaných tenkých vrstev arzenidu galia a arzenidu hliníku. Nejprve se uvolní elektrony a ty následně dají vznik malým kvantům vibrací, tzv. fononům. Fonony zase v tomto prostředí zpětně vyvolají další produkci elektronů atd. Tato vyladěná zpětná vazba mezi produkcí elektronů a fononů s identickými parametry nakonec dá vzniknout silnému, tzv. koherentnímu akustickému signálu směrem ven. Je to vysokoenergetický a směrovaný paprsek ultrazvukových vln s frekvencí v terahertzovém pásmu. Tomu odpovídá jejich vlnová délka v řádu nanometrů.

Pokud jde o aplikace, saserem bude možno jednak přesně skenovat a diagnostikovat, jednak i měnit struktury s nanometrovými detaily, například manipulovat s nanočásticemi nebo kontrolovat integrované obvody. Další možností je konverze paprsku saseru do formy elektromagnetických vln, pulsů. Zde se dokonce otevírá cesta ke konstrukci počítačových procesorů o terahertzové frekvenci, což odpovídá zhruba tisíckrát větší výpočetní rychlosti, než jaká je běžná dnes. Jiné zdroje mluví o bohatém využití v optoelektronice.

autor:Pavel Vachtl
  • Technologie
  • laser