Lasery sú kľúčovým nástrojom v kvantových technológiách, medicíne a optických výpočtoch. Moderné lasery však čelia zásadnému obmedzeniu. Vyžarujú totiž svetlo len na pevných vlnových dĺžkach, čo bráni ich širšiemu využitiu. Tento problém by mohli vyriešiť kvantové bodky, nanoskopické polovodičové častice, ktoré dokážu emitovať svetlo rôznych farieb v závislosti od svojej veľkosti. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Prelom v laserovej technológii

Doteraz využitie kvantových bodiek v laseroch narážalo na zásadný problém – prehrievanie. Keď laserová dutina koncentruje svetlo, vzniká teplo, ktoré postupne degraduje kvantové bodky a znižuje ich schopnosť emitovať svetlo. Ani najpokročilejšie chladiace systémy neboli schopné zabrániť tomuto efektu, čo znamenalo, že takéto lasery fungovali len v krátkych intervaloch a neboli vhodné na praktické aplikácie vyžadujúce dlhodobý výkon.

Youtube / Event Horizon

Nový výskum však prichádza s prelomovým riešením, ktorým je tekutý laserový systém, v ktorom kvantové bodky neustále prúdia. Táto technológia nielenže eliminuje problém prehrievania, ale umožňuje generovanie laserových pulzov frekvenciou až jeden milión pulzov za sekundu, čo je významný pokrok oproti tradičným riešeniam.

Revolučný prístup k optickým impulzom

Kvantové bodky sa nachádzajú v kvapalnom roztoku, ktorý neustále prúdi cez laserovú dutinu. Keď sú bodky osvetlené externým zdrojom svetla, absorbujú energiu a emitujú laserové svetlo. Intenzívne svetlo spôsobuje degradáciu kvantových bodiek, no vďaka prúdeniu sú poškodené bodky okamžite nahradené novými.

LLNL

Odrazy medzi zrkadlami zosilňujú svetlo, čím vytvárajú extrémne rýchle a stabilné laserové impulzy. Aby sa znížil tepelný stres v systéme, vedci nahradili klasické sklenené zrkadlá kovovými, čo obmedzilo nárast teploty iba na 25 °C nad okolitú teplotu aj pri vysokých výkonoch.

Technológia prináša hneď niekoľko zásadných výhod. Neustále prúdenie kvantových bodiek zabezpečuje ich nepretržitú regeneráciu, čo umožňuje dlhodobý výkon bez prehrievania. Okrem toho vedci môžu meniť vlastnosti lasera v reálnom čase jednoduchou úpravou zloženia kvapaliny, čím sa laser stáva flexibilnejším ako tradičné pevné lasery.

Najvýraznejším prelomom je však dosiahnutie extrémne vysokej frekvencie pulzov, ktorá dosahuje až jeden milión impulzov za sekundu. Tento výkon môže otvoriť dvere novým aplikáciám, najmä v oblasti optických výpočtov, medicíny a kvantových technológií. Podľa autorov, objav vytvára základ pre novú generáciu kvapalných kvantových laserov, ktoré môžu byť využité v špecifických aplikáciách, kde tradičné lasery zlyhávajú.

Čítajte viac z kategórie: Novinky