Российские ученые помогли повысить эффективность лазерных систем

Международный коллектив ученых из России, Греции и Казахстана сделал открытие, важное для повышения эффективности работы лазерных систем, применяемых, в том числе в медицине, результаты работы опубликованы в издании Scientific Reports (входит в издательскую группу Nature).

Научная группа из Национального исследовательского технологического университета НИТУ "МИСиС" (Москва, Россия), Критского центра квантовой запутанности и нанотехнологий (Ираклион, Греция), Греческого фонда науки и технологий (Ираклион, Греция), а также Назарбаев Университета (Астана, Казахстан) впервые нашла в больших массивах полупроводниковых лазеров так называемые турбулентные химерные состояния, влияющие на свойства лазерных систем.

Химерные состояния в динамических (колебательных системах были открыты в 2002 году. Свое название они получили потому, что часть системы колеблется согласовано (когерентно), как, в частности, лазерное излучение, а часть - беспорядочно (некогерентно). Химерные состояния играют роль "перехода" между полным порядком (совершенным синхронным колебанием) и полным хаосом (беспорядочным колебанием). Если поведение и размер области когерентности меняется нерегулярно, то такие химерные состояния называют турбулентными. Но как они возникают, оставалось непонятным.

Чтобы понять механизм возникновения и свойства этих необычных состояний, авторы работы изучили большой массив из 200 изначально несинхронизированных полупроводниковых лазеров. Со временем такая лазерная система частично синхронизировалась, а оставшаяся часть показала поведение, характерное для ранее предсказанной турбулентной химеры.

"Мы с коллегами изучили массив именно полупроводниковых лазеров, так как такие массивы связанных нанолазеров уже созданы экспериментально. Однако полагаем, что схожие результаты будут вскоре получены и для массивов других лазеров. Кроме того, лазерные массивы требуют меньших энергетических затрат, чем большие лазеры, и их проще создавать", - отметил ведущий научный сотрудник лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" МИСиС Георгиос Циронис, слова которого цитируются в сообщении.

Теперь ученые планируют найти способ управления турбулентным химерным состоянием, что сделает большие массивы лазеров более эффективными. Открытие может найти применение в фиброскопах, используемых в лазерной медицине, а также различных сенсорах, так как позволит скорректировать картинку, получаемую при зондировании, исключив их нее колебания самой системы связанных лазеров, отмечается в сообщении.