குவாண்டம் லேசர் ஆற்றல் இழப்பை ஆதாயமாக மாற்றுதல்
KAIST-இல் உள்ள விஞ்ஞானிகள் அறை வெப்பநிலையில் அதிக ஊடாடும் குவாண்டம் துகள்களை உருவாக்கும் லேசர் அமைப்பை உருவாக்கியுள்ளனர். நேச்சர் ஃபோட்டானிக்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் கண்டுபிடிப்புகள், ஒற்றை மைக்ரோ கேவிட்டி லேசர் அமைப்புக்கு வழிவகுக்கும், அதன் ஆற்றல் இழப்பு அதிகரிக்கும் போது குறைந்த பயன்தொடக்க ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
KAIST இயற்பியலாளர் யோங்-ஹூன் சோ மற்றும் சகாக்களால் உருவாக்கப்பட்ட இந்த அமைப்பு, இழப்பு-பண்பேற்றப்பட்ட சிலிக்கான் நைட்ரைடு அடி மூலக்கூறுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட ஒற்றை அறுகோண வடிவ மைக்ரோ கேவிட்டி மூலம் ஒளியைப் பிரகாசிப்பதை உள்ளடக்கியது. கணினி வடிவமைப்பு அறை வெப்பநிலையில் ஒரு போலரிடன் லேசரின் தலைமுறைக்கு வழிவகுக்கிறது, இது உற்சாகமானது, ஏனெனில் இதற்கு வழக்கமாக கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது.
இந்த வடிவமைப்பின் மற்றொரு தனித்துவமான மற்றும் எதிர்-உள்ளுணர்வு அம்சத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். பொதுவாக, லேசர் செயல்பாட்டின் போது ஆற்றல் இழக்கப்படுகிறது. ஆனால் இந்த அமைப்பில், ஆற்றல் இழப்பு அதிகரித்ததால், லேசிங்கைத் தூண்டுவதற்குத் தேவையான ஆற்றலின் அளவு குறைந்தது. இந்த நிகழ்வை சுரண்டுவது எதிர்கால குவாண்டம் ஆப்டிகல் சாதனங்களுக்கான உயர் செயல்திறன், குறைந்த வாசல் ஒளிக்கதிர்களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும்.
“இந்த அமைப்பு சமநிலை-நேர தலைகீழ் சமச்சீர்நிலை எனப்படும் குவாண்டம் இயற்பியலின் ஒரு கருத்தைப் பயன்படுத்துகிறது” என்று பேராசிரியர் சோ விளக்குகிறார். “இது ஒரு முக்கியமான தளமாகும், இது ஆற்றல் இழப்பை ஆதாயமாகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. கிளாசிக்கல் ஆப்டிகல் சாதனங்கள் மற்றும் சென்சார்கள், அத்துடன் குவாண்டம் சாதனங்கள் மற்றும் ஒளியின் திசையைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான லேசர் வாசல் ஆற்றலைக் குறைக்க இது பயன்படுத்தப்படலாம்.”
முக்கியமானது வடிவமைப்பு மற்றும் பொருட்கள். அறுகோண நுண்ணுயிர் ஒளி துகள்களை இரண்டு வெவ்வேறு முறைகளாகப் பிரிக்கிறது: ஒன்று அறுகோணத்தின் மேல்நோக்கி எதிர்கொள்ளும் முக்கோணத்தின் வழியாகவும் மற்றொன்று அதன் கீழ்நோக்கி எதிர்கொள்ளும் முக்கோணத்தின் வழியாகவும் செல்கிறது. ஒளி துகள்களின் இரண்டு முறைகளும் ஒரே ஆற்றலையும் பாதையையும் கொண்டிருக்கின்றன, ஆனால் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்பு கொள்ளவதில்லை.
இருப்பினும், ஒளி துகள்கள் எக்ஸிடான்ஸ் எனப்படும் பிற துகள்களுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன, இது அறுகோண நுண்ணுயிரியால் வழங்கப்படுகிறது, இது குறைக்கடத்திகளால் ஆனது. இந்த தொடர்பு துருவமுனைப்பு எனப்படும் புதிய குவாண்டம் துகள்களின் தலைமுறைக்கு வழிவகுக்கிறது, பின்னர் அவை ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புகொண்டு துருவமுனை லேசரை உருவாக்குகின்றன. மைக்ரோகாவிட்டி மற்றும் குறைக்கடத்தி அடி மூலக்கூறுக்கு இடையிலான இழப்பின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், ஒரு புதிரான நிகழ்வு எழுகிறது, ஆற்றல் இழப்பு அதிகரிக்கும் போது பயன்தொடக்க ஆற்றல் சிறியதாகிறது.
References: