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幸運光子造就隨機雷射

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Aug 17, 2004

編輯 tslim 報導

義大利的研究人員相信他們已經找到隨機雷射(random laser)可以發出無方向性但卻具單色性的光源的原因了.

一般雷射的形成是讓光在具有增益介質的共振腔中來回振盪, 透過受激輻射使光強度不斷放大, 並具有同調性及單色性. 但如果把增益介質拿到共振腔外, 並將之磨成粉狀, 則變成一個隨機雷射. 此時若用短脈波光照射激發, 則這粉末將會發光. 如果光子在粉末中被散射很多次, 則會誘發出更多的光子. 最後當光子脫離粉末時, 其波長範圍會比一般的雷射光(幾近單色光)還要寬很多.

然而, 如果更進一步將激發光的強度增強, 隨機雷射所發出的光的波長則會只剩下幾個非常單色的波長. 這些波長的位置會隨著不同的激發脈波而改變, 而且是無法預測的. 不像一般的雷射, 光的波長的位置可由共振腔的寬度來決定. 在此之前也曾有一些研究人員提出理論來解釋這現象, 然而其他的人則尚抱持懷疑的態度.

在2004年7月30的Physical Review Letters中 European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy in Florence and the Italian National Institute for the Physics of Matter的Diederik Wiersma及其同僚提出了一個模型, 他們認為, 雖然大部分的光子在增益介質中以隨機步行(random walk)的方式反彈大約十次則會離開物質, 然而有少數的光子卻可在物質中反彈100-1000次, 他們稱這些光子是"幸運的光子". 而這些少數的幸運光子在離開物質時則會伴隨著大量相同波長的同調光子. 估計500次的反彈, 一個光子將會被放大成1012個光子. 他們以實驗及電腦模擬來驗證這個模型, 並得到相當契合的結果.

Norfolk State University in Virginia的Mikhail Noginov表示, 沒錯, 這個模型在某些系統上可以解釋隨機雷射的效應. 然而他更希望能有更多的實驗來測試這個模型的適用範圍.

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Nov 05, 2004] 矽雷射

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