Алтернативен начин за създаване на въздушен лазер

Резонансът между енергийните нива в аргоновите атоми и азотните молекули може да се използва за дистанционен сензор на замърсители във въздуха.

Ваня Милева Последна промяна на 26 август 2024 в 10:55 3276 0

Схема на двупосочно каскадно лазерно лъчение във въздуха чрез обмен на фотони от азот към аргон

Кредит Zan Nie и Chan Joshi

Схема на двупосочно каскадно лазерно лъчение във въздуха чрез обмен на фотони от азот към аргон

За да произвеждат светлина, лазерите обикновено разчитат на оптични каверни - двойки огледала, обърнати едно към друго, които усилват светлината, като я отразяват помежду си. Напоследък някои физици изследват генерирането на "лазерна светлина" във въздуха без използването на оптични каверни.

Изследователи от Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA) и Института „Макс Борн“ наскоро са разкрили физичен механизъм, който води до това явление. Този механизъм, описан в статия в Physical Review Letters, се състои от фотонно-опосредстван пренос на енергия от азот (N2) към аргон (Ar).

За да усетят дистанционно атмосферните замърсители, учените могат да възбудят с лазер молекули в отдалечен въздушен джоб и да използват светлината, излъчвана от молекулите, за да определят състава на джоба. В идеалния случай молекулите ще излъчват лазерна светлина, която може да се предава само към или от въпросния лазер. Сега Джан Ние (Zan Nie) и неговите сътрудници са открили обещаващ начин да изведат такава лазерна светлина от въздушните молекули.

Един от начините за постигане на така наречения въздушен лазер включва използването на лазер за разбиване на азотни или кислородни молекули на техните съставни атоми и след това използване на същия лазер или втори с различна дължина на вълната, за да се накарат отделните атоми да излъчват лазерна светлина.

Друг метод е насочен към единични аргонови атоми, избягвайки етапа на дисоциация. И двата подхода използват възможността фотоните, излъчени обратно към лазера, да се открият харектерните следи на интерференция от замърсители при обратното им пътуване. Но и двата подхода имат и недостатъци: дисоциацията въвежда обезпокоителни и потенциално объркващи нелинейности в сигнала, а аргонът съставлява само 1% от въздуха, така че е трудно да се индуцира да излъчва лазерна светлина.

Прилагайки своя подход, Ние и неговите сътрудници използват интензивен ултравиолетов лазер, настроен да излъчва фотони с дължина на вълната 261 nm. Когато три от тези фотони едновременно ударят азотна молекула, те я възбуждат и след това молекулата се разпада, излъчвайки един фотон със същата обща енергия. Дължината на вълната на този фотон, 87 nm, съвпада с едно от възбудените състояния на аргона, което се разпада чрез излъчване на два фотона, един с дължина на вълната 1409 nm и един при 751 nm. И двата фотона лесно се движат във въздуха, което превръща подхода в практичен сензор.

Справка: Nie, Z. et al. Bidirectional cascaded superfluorescent lasing in air enabled by resonant third harmonic photon exchange from nitrogen to argon, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.063201. On arXiv: arxiv.org/abs/2405.04089

Източници:

A mechanism that transfers energy from nitrogen to argon enables bidirectional cascaded lasing in atmospheric air, Ingrid Fadelli, Phys.org

An Alternative Way to Make an Air Laser, Physics 17, s88

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !