Физики сделали лазер из капли воды

Классический способ получить лазерное излучение – «накачать» энергией рабочее тело и облучать его фотонами. Если эти фотоны будут нести ту же энергию, что и избыток, накопленный атомами рабочего тела, то это приведет к возникновению вынужденного излучения: атомы испустят новые фотоны тех же характеристик, что исходный. Однако метод, предложенный физиком из израильского технологического института Technion Леопольдо Мартином (Leopoldo Martin) и его коллегами, заметно отличается от этой схемы.

«Рабочим телом» в их системе выступает крошечная капля воды с добавлением октана. Поверхность жидкости постоянно «волнуется» на микроскопическом уровне, совершая тысячи колебаний в секунду. Это, разумеется, на много порядков ниже частоты колебаний электромагнитного излучения. Однако ученые, взвесив такую каплю в своей установке, подводили к ней свет по световоду. Его характеристики были подобраны так, чтобы световая волна, многократно обегая поверхность капли, снова и снова проходила по ней, успевая многократно (порядка миллиона раз) провзаимодействовать с волной колебаний самой капли – пока накопленная энергия, наконец, не разряжается вынужденным излучением.

По словам авторов, эти взаимодействия напоминают многократное эхо, которое мечется между стенами ущелья. Чтобы облегчить движение свету, жидкость в капле должна быть максимально чистой и текучей (не вязкой) – и пока что ей далеко по удобству, надежности и простоте до современных полупроводниковых лазеров. Однако в теории «концепт», показанный израильскими физиками, может найти массу полезных применений. Так, в статье, опубликованной журналом Nature Photonics, Мартин и его соавторы замечают, что вода – вещество легко деформируемое, и в будущем точный контроль над размерами и формой капли позволит получить лазер, характеристики излучения которого быстро меняются в нужную нам сторону.