Інженер з НАСА створив мініатюрний лазер, який може досягати високої потужності. Розробку використовуватимуть у новій місячній місії.
Порівняльне зображення лазера і монети. Фото: NASA
Нова розробка використовує ефект квантового тунелювання для генерації потужного терагерцового лазера. Пристрій використано для створення надточного спектрометра, який допоможе знайти воду на Місяці.
Попередні дослідження показали наявність невеликої кількості води на Місяці. Проте методи, що використовуються для вимірювання, були недостатньо точними для повного забезпечення місії джерелами води, пояснюють автори. Широкі спектрометри не розрізняють молекули води, вільні іони водню і гідроксил.
Щоб вирішити цю проблему, дослідники НАСА розробили квантові каскадні лазери. Ці пристрої генерують фотони при кожному переході електрона, використовуючи унікальні квантові властивості тонких матеріалів товщиною в кілька атомів.
Крихітний лазер в руках розробника. Зображення: NASA
У цих матеріалах лазер випромінює фотони з певною частотою, яка визначається товщиною шарів напівпровідників, що чергуються, а не елементами в матеріалі. У квантовій фізиці тонкі шари збільшують ймовірність того, що фотон потім зможе тунелювати в наступний шар замість того, щоб відскакувати від бар’єру.
Опинившись там, він збуджує додаткові фотони. Використовуючи матеріал генератора з 80-100 шарами загальною товщиною менше 10-15 мкм, джерело команди створює каскад фотонів з терагерцовою енергією.
Дослідники відзначають, що для створення традиційних оптичних терагерцових лазерів потрібна велика кількість енергії і великі установки. Такі пристрої складно доставити і використовувати в космосі. Крихітна альтернатива, навпаки, підійде для місячної місії.