Два года назад методом математического моделирования ученые из Венского технического университета (Австрия) предсказали странную закономерность: при определенных условиях интенсивность лазерного свечения может резко упасть, хотя на его поддержание будет тратиться большое количество энергии. Недавно группы исследователей в США и Японии наблюдали этот парадокс в ходе экспериментов, сообщается на сайте Университета Вашингтон в Сент-Луисе.
Австрийские физики Маттиас Лиертцер (Matthias Liertzer) и Стеафан Роттер (Stefan Rotter) впервые вычислили этот неожиданный эффект, который поначалу выглядел как забавный математический парадокс — если два источника лазера разместить в непосредственной близости, они начнут влиять друг на друга и эффективность их свечения понизится. Обычно, как и подсказывает здравый смысл, когда лазер получает новую энергию, он начинает светить ярче.
Профессор Сахин Кайа Оздемир (Sahin Kaya Ozdemir) и его аспирант Бо Пэн (Bo Peng) из университета Сент-Луиса провели эксперимент. Два небольших круглых лазера разместили друг возле друга. Интенсивность их свечения уменьшилась. Затем ученые стали использовать тонкий стержень из хрома, который обладает способностью поглощать свет. Можно было регулировать силу поглощения, перемещая стержень. Эксперимент показал, что, когда система из двух источников света близка к исключительной точке, поглощение иглой энергии включает свет лазеров.
Лазерный луч состоит из множества фотонов. В лазерной установке в результате цепной реакции возникает сильный поток света. Любые потери энергии здесь крайне нежелательны. Например, в случае несовершенства внешней отражающей стенки лазера цепная реакция, порождающая свет, может остановиться и лазер погаснет.
Свойства лазера хорошо предсказываются математическим формулами. Лиертцер пишет, что наблюдая за уравнением, описывающим поведение двух источников лазера в случае тесного контакта, можно заметить так называемые исключительные точки. Моделирование показывает, что если лазер находится в такой точке, то мы можем наблюдать описанное выше парадоксальное поведение.
По словам исследователей, это явление может найти практическое применение во многих областях, где используются лазерные технологии, поскольку она поможет снизить энергозатратность. Исключительные точки нуждаются в дальнейшем изучении.
Изображение: J. Zhu, B. Peng, S.K. Ozdemir, L. Yang/ Washington University
