Лазерный мир

Многие квантовые технологии , в том числе миниатюрные оптические атомные часы и будущие квантовые компьютеры, потребуют одновременного доступа к множеству широко варьирующихся цветов лазера в небольшой области пространства. Например, требуется до шести различных цветов лазера для всех шагов, необходимых для ведущей атомной конструкции для квантовых вычислений, включая подготовку атомов, их охлаждение, считывание их энергетического состояния и выполнение квантово-логических операций.

В двух новых исследованиях исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) значительно улучшили эффективность и выходную мощность серии устройств размером с чип, которые генерируют лазерный свет разных цветов, используя один и тот же входной лазерный источник.

Чтобы создать несколько цветов лазера на одном чипе, исследователь NIST Картик Шринивасан и его коллеги провели последние несколько лет, изучая нелинейные оптические устройства, такие как сделанные из нитрида кремния, которые обладают особым свойством: цвет лазерного света, попадающего в устройство, может отличаться от цвета на выходе. В их эксперименте входящий свет преобразуется в два разных цвета, которые соответствуют двум разным частотам. Например, лазерный свет ближнего инфракрасного диапазона, падающий на материал, преобразуется в видимый лазерный свет с более короткой длиной волны (с более высокой частотой, чем источник) и инфракрасный лазерный свет с более длинной длиной волны (с более низкой частотой).

Конкретные генерируемые цвета определяются размерами микрорезонатора, а также цветом входного лазерного излучения. Поскольку в процессе изготовления создается много разных микрорезонаторов с немного разными размерами, этот метод обеспечивает доступ к широкому диапазону выходных цветов на одном чипе с использованием одного и того же входного лазера. Однако Шринивасан и его коллеги, в том числе исследователи из Объединенного квантового института (JQI), созданного совместно NIST и Мэрилендским университетом, обнаружили, что этот процесс крайне неэффективен. Гораздо менее 0,1 процента входного лазерного излучения преобразовывалось в любой из двух выходных цветов, проходящих по волноводу. Команда проследила большую часть неэффективности из-за плохой связи между кольцом и волноводом.

Исследователи сообщили о своих выводах в выпуске журнала Nature Communications от 16 января 2023 года.

Источник: https://android-robot.com/usovershenstvovannye-lazery-mogut-sozdat-mnozhestvo-kvantovyx-ustrojstv/