新しい窒素-アルゴン野外レーザー研究はレーザーコミュニティを変える可能性がある

カリフォルニア大学ロサンゼルス校 (UCLA) とマックス ボーン研究所の研究者チームは、レーザー光の生成に窒素とアルゴンを使用することを実証する研究を発表しました。

カリフォルニア大学ロサンゼルス校 (UCLA) とマックス ボーン研究所の研究者チームは、レーザー光の生成に窒素とアルゴンを使用することを実証する研究を発表しました。この研究は、屋外レーザーの作成分野に関する数十年にわたる研究に基づいており、いつかセンサーやロボット工学などの改善に役立つ可能性があります。

知っておくべきことは次のとおりです。

レーザー技術

何十年もの間、レーザーの主な動作方法は、光キャビティを介して一対のミラーに光ビームを照射することでした。これらのミラーは、光がデバイス間で往復できるように構成され、角度が付けられています。この跳ね返り動作により光の強度が増幅され、目に見える集束ビームが生成されます。

野外レーザー

レーザー研究が始まって以来、増幅空洞やミラーを使用せずにレーザー光を生成しようとする技術者たちがいました。この研究の中には、オープンエア レーザーの作成を目指すエンジニアのサブセクションがあります。これらのデバイスは、強力な光によって励起された粒子間の相互作用を利用してレーザー光を形成します。最近まで、この科学的概念は不可能でした。しかし、この最近の研究の発表後、潮目が変わったようです。

窒素アルゴン野外レーザー研究

この研究では、窒素とアルゴンの混合物を使用して大気中で空洞のないレーザー発振を誘導する方法について詳しく調べています。 Physical Review Letters に掲載されたこの研究は、N2 と Ar 間の光子媒介エネルギー移動を実現し、超蛍光応答を引き起こす概念と実用モデルを紹介しています。

周囲の空気には超蛍光反応を引き起こす可能性のあるさまざまな成分が含まれているため、チームの研究ではさまざまな概念を検討しています。アルゴンと窒素が応答の活性成分であることを確認するために、チームは酸素が安定した環境でこれら 2 つの結合を監視する必要がありました。このテストでは、双方向レーザー効果など、いくつかの興味深い結果が明らかになり、さまざまな新しい科学実験を開始するための扉が開かれました。

屋外レーザー – テスト

テストは、エンジニアが 261 nm ポンプ レーザーを使用してガスを励起することから始まりました。目標は、アルゴン混合物がイオン化率の低下を起こす理由をより深く理解することでした。このテストにより、エンジニアは Ar における 261 nm 光子の 3 光子共鳴吸収に注目するようになりました。ここで彼らは、双方向レーザー効果との直接的な相関関係を発見しました。

この双方向カスケード レーザー効果は、変換の詳細が確実に記録されるように、さまざまなパラメーターを使用してテストされました。このテストでは、窒素とアルゴンを混合すると望ましい応答が得られるが、他の混合物では双方向レーザー光パルスが生成されないことが明らかになりました。ズームインすると、Ar 原子による 261 nm 光子の 3 光子吸収により、カスケード超蛍光の発光が特に発生することが明らかになりました。 N2 から Ar にエネルギーを伝達する光子媒介機構の可能性はこれまで知られていなかったため、この発見は大きな発見でした。

次のステップは、周波数テストから始まりました。研究者らは、わずかに異なる周波数で共鳴するアルゴンに 261 nm 暴露すると、窒素分子が電子励起状態で非線形 3 光子吸収を示すことに気づくまで、さまざまな周波数を移動しました。このデータは収集され、将来の実験をモデル化するための新しい式を作成するために使用されました。

結果

この研究は、レーザーコミュニティを一変させる可能性のあるいくつかの有望な結果を示しています。その 1 つは、チームが大気中で双方向のカスケード型持続効果を生み出すことに成功したことです。具体的には、エンジニアは、オープンエアの空洞のないセットアップにより、2 色の双方向レーザーを作成することができました。

この研究では、いくつかの予期せぬ発見も明らかになりました。まず、チームは、混合中に使用される酸素の量がアルゴンと窒素の分子間の相互作用に影響を与えることに気づきました。彼らの研究は、1% の O2 混合物が空洞のない双方向のレーザーのような放射に理想的であることを示しています。

屋外レーザーの利点

このテクノロジーは市場にいくつかのメリットをもたらします。 1 つは、機械部品を減らしてレーザーを作成できることです。オープンエアレーザーは、製造に必要な技術や製造が少なくなります。これらのコストの削減により、より多くのユースケース アプリケーションが実現されます。

安定性

今日のレーザーでのミラーの使用は、レーザーの最大の弱点の 1 つです。これらの小さなデバイスは、期待する光のビームを作成するために完全に調整され、調整される必要があります。ユニットの元のキャリブレーションからわずかにでも逸脱すると、デバイスが役に立たなくなる可能性があります。レーザーの使用が大規模な商業用途や軍事用途に拡大し続けるにつれて、可動部品の少ないレーザーに対する強い需要があります。窒素アルゴンレーザーは賢いソリューションです。

軽量

軽量のアルゴンと窒素を使用すると、今後のレーザー全体の重量を軽減するのに役立ちます。レーザーはすでに多くの顕微鏡デバイスで使用されています。ただし、コアコンポーネントを縮小するメーカーの能力に基づいて、運用規模が制限されます。アルゴンベースのシステムは、必要なスペースと重量がはるかに少なくなります。そのため、それらは次世代の宇宙旅行やナノテクノロジーなどを推進するのに役立つ可能性があります。

潜在的な使用アプリケーション

この新しいスタイルのレーザー光には多くの用途があります。モニタリングと

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