Когда один лазер светит, а рядом с ним постепенно включается другой, сложные взаимодействия между двумя лазерами могут привести к полному отключению и прекращению излучения света. Для технологий, соединяющих области электроники и фотоники, этот результат может быть очень важным. Новые результаты были опубликованы в журнале "Physical Review Letters".

Когда включение означает выключение

"Представьте две лампочки рядом друг с другом, одна из которых включена. Когда вы постепенно включаете вторую лампочку, регулируя яркость, вы ожидаете, что в комнате станет светлее ", - говорит Маттиас Лирцер. Он изучал поведение связанных микролазеров с помощью компьютерного моделирования вместе с профессором Стефаном Роттером из Института теоретической физики (Венский университет). Им помогали ученые из Принстонского университета, Йельского университета и ETH Цюриха.

Чтобы заставить лазер светиться, его нужно "накачать" - к нему должна подаваться энергия, используя свет или электрический ток. Если накачивается только один из двух микролазеров, только лазер с накачкой излучает свет. Удивительно, но накачка второго лазера также не обязательно увеличивает яркость связанной системы. Подача большего количества энергии может даже уменьшить яркость, пока оба лазера не станут темными. "Когда мы увидели, что два лазера могут полностью отключать друг друга из-за связи между ними, мы поняли: либо мы допустили ошибку, либо это потрясающий результат", - говорит Стефан Роттер. Тем временем эффект был подтвержден в независимых расчетах соавторами из Йельского университета.

Соединяя физику, математику и электротехнику

Свет состоит из волн, и хорошо известно, что волны могут интерферировать и нейтрализовывать друг друга. Взаимодействие между двумя лазерами, однако, более сложное, чем это: "Этот эффект связан не только с интерференцией волн. Это комбинация интерференции и усиления света, которая может привести к кажущимся парадоксальными эффектам", - говорит Маттиас Лирцер. Для решения сложных уравнений, описывающих эту проблему, были необходимы новые методы, некоторые из которых были разработаны математиками из Венского университета. "Явление основано на том, что математики называют исключительными точками", - говорит Стефан Роттер. Исключительные точки - это особые пересечения поверхностей в сложных пространствах. "Появление таких исключительных точек в наших лазерных уравнениях может привести к отключению лазера. Таким образом, мы могли бы связать довольно абстрактную математическую структуру с измеримым явлением ", - говорит Роттер.

Свет и микроэлектроника

Инженеры-электрики из Венского технологического университета в настоящее время работают над экспериментами с микролазерами, в которых теоретические предсказания должны быть проверены. Лазерные эффекты, подобные этому, особенно интересны, поскольку они демонстрируют новые способы соединения микроэлектроники и лазерной технологии. В современных компьютерах информация передается электрическими сигналами. Добавление лазерного излучения может открыть новые захватывающие возможности.