0,0000000000003 второй лазерный луч

Новые лазеры смогут предоставлять более точные 3D-модели, которые можно использовать, например, для распознавания лиц. | Keystone / AP Photo / Марсио Хосе Санчес

В лаборатории, как и в кино, лазерные лучи кажутся непрерывными потоками цветного света. В действительности, однако, они состоят из серии импульсов, излучаемых с такой быстрой последовательностью, что мы не можем различить интервалы. Сверхбыстрые лазеры доводят этот принцип до крайности, излучая импульсы каждую миллиардную долю секунды. Это означает, что они также могут использоваться для измерения временных интервалов и, следовательно, расстояний с большой точностью. Команда из ETH Zurich, возглавляемая Урсулой Келлер, еще больше расширила границы этих устройств - как с точки зрения размера, так и энергопотребления - путем оптимизации стадии усиления. Их лазер генерирует импульсы длительностью 0,3 миллиарда миллиардных долей секунды.

Все лазеры используют одно и то же явление: когда атом на возбужденном энергетическом уровне получает фотон, он испускает второй фотон той же частоты и фазы. Это создает цепную реакцию, которая производит поток фотонов: это лазерный луч. В своем усилителе Келлер и ее команда в Цюрихе использовали наноструктурированный полупроводник для самогенерации квантовых точек. Он задерживает возбужденные электроны и тем самым усиливает эмиссию фотонов. «При плотности в один триллион квантовых точек на квадратный миллиметр этот материал пригоден для создания высокоэффективных, компактных и энергоэффективных фемтолазеров», - говорит Келлер.

Сверхбыстрые лазеры недавно начали появляться в потребительских устройствах. В последних версиях iPhone они используются для распознавания лиц: телефон излучает облако лазерного луча и анализирует фотоны, отраженные от лица пользователя, а затем создает 3D-модель. Низкая мощность, однако, является ограничением, ограничивающим его использование с близлежащими объектами. Это связано с тем, что количество фотонов, отражаемых датчиком, уменьшается с расстоянием. «Наша технология позволит измерять большую физическую среду в 3D с микрометрической точностью», - говорит она.