25.02.2011

В мире наступает эпоха антилазеров

Недавно американским ученым удалось создать устройство, способное полностью поглощать лазерные лучи. Разработчики назвали этот прибор "антилазер". Многие эксперты предрекают данному устройству большое будущее. Считается, что с помощью него можно будет создавать компьютеры нового поколения. И не только их…

Полвека спустя после того, как был создан первый лазер, ученые создали его антипод. Это устройство, получившее название "антилазер", способно полностью поглотить луч, испускаемый лазером. Столь же широкое применение это устройство вряд ли заслужит, но для некоторых областей техники оно может оказаться незаменимым.

Напомню, что основным свойством лазера является способность создавать узкий пучок когерентного, монохроматического поляризованного излучения. Иначе говоря, лазер представляет собой устройство, создающее пучок света, волны которого имеют строго одинаковый размер и колеблются синхронно и в одной плоскости. Достигается это путем преобразования энергии накачки (световой, электрической, тепловой, химической и др.) в энергию данного потока излучения.

Соответственно, антилазер — это устройство, полностью противоположное лазеру. Оно способно поглощать электромагнитное излучение строго определенных характеристик. Так, например, лазерный луч этот прибор "съест" и не поморщится. А вот проделать то же самое с солнечным светом антилазер уже не может — там слишком большой разброс характеристик составляющих его электромагнитных волн.

Надобно заметить, что различные схемы рассеивания лазерных лучей были известны научному сообществу уже давно, но практическая реализация идеи была осуществлена лишь сейчас. Еще в 2010 году американский физик Дуглас Стоун с коллегами по Йельскому университету выдвинул идею создания совершенного поглотителя когерентного излучения, то есть устройства, полностью поглощающего волны с согласованной и неизменной разностью фаз и противоположного по принципу работы лазеру.

Однако для того, чтобы перейти от теории к практике и создать первый реальный антилазер, нужно было подобрать вещество, которое эффективно поглощало бы когерентные волны вместо того, чтобы их усиливать. Теоретические расчеты показали, что если взять в качестве такого светопоглотителя кремний, то два идентичных лазерных луча определенных длин волн, направленные друг на друга, полностью погаснут, то есть лазерный луч будет поглощен.

Итак, новый прибор был создан на основе небольшой кремниевой пластинки. Эксперименты, завершившиеся во второй половине февраля нынешнего года, показали, что поглощаемость луча антилазером составляет 99,4 процента. Однако авторы изобретения не планируют останавливаться на достигнутом и надеются, что в ближайшее время им удастся добиться стопроцентной поглощаемости лазера.

Сразу после публикации результатов исследования в номере журнала Science от 18 февраля 2011 года некоторые военные эксперты высказали предположение, что такая разработка, судя по всему, наиболее востребована военной промышленностью как эффективное устройство для защиты от мощного лазерного оружия. Однако профессор Дуглас Стоун сразу же отметил, что подобное заявление лишено каких-либо научных оснований, поскольку "при поглощении лазерного луча вся энергия фотонов не исчезает, а переходит в тепловую. Таким образом, если кто-то попытается "поджарить" вас с помощью лазера, то антилазер их не остановит".

Действительно, согласно закону сохранения энергии, последняя не может исчезнуть бесследно — она всего лишь переходит из одной формы в другую. Так что от лазерных пушек предполагаемых инопланетян антилазер не сможет защитить земных астронавтов. Тем не менее, в военной отрасли данный прибор все-таки сможет применяться, хотя и в несколько другом качестве. Подобный материал сможет сводить на нет действие лазерных лучей, использующихся в прицелах и системах наведения, то есть способствовать маскировке объекта. Кроме того, он может эффективно противостоять разрабатываемому ныне "оружию ослепления".

Напомню, что последнее было разработано компанией BAE Systems в начале нынешнего года для защиты торговых судов от пиратских нападений. Это оружие представляет собой установку, генерирующую зеленый лазерный луч диаметром 50 сантиметров. Данный луч способен на время ослепить и дезориентировать врага, не повреждая при этом роговицу, хрусталик и сетчатку глаза. Разработчики также позаботились о том, чтобы данный луч позволял "пробить" любые солнцезащитные очки.

Однако после презентации такой установки было высказано опасение, что если она вдруг случайно все-таки попадет в руки пиратов (или еще каких-нибудь криминальных элементов), то это весьма усложнит борьбу с ними. Однако теперь беспокоиться не стоит — против данной установки имеется надежная защита в виде антилазера. А вот пираты обзавестись подобным "ноу-хау" вряд ли смогут — его производство достаточно сложно и дорого для стран, расположенных в пиратских регионах.

Кроме того, антилазер может быть использован и в других, вполне мирных сферах. Например, в фильтрах для лазерных сенсоров, настроенных на определенные частоты для улавливания биологических веществ или загрязнений в воздухе. (Они используются для выделения слабого и рассеянного при отражении лазерного сигнала на значительном тепловом фоне.) Или же в медицинских приборах, для того чтобы позволить им с большей точностью манипулировать лазерным лучом, направляя его, например, на раковую опухоль. Разработчики уверены, что применение антилазера в онкологии позволит самому лазерному лучу проникать на большую глубину без поражения прилегающих тканей.

Однако, по мнению ученых, больше всего антилазер будет востребован в электронике. Например, меняя настройки "антилазера", можно регулировать частоту поглощения луча в оптических переключателях — базовых элементах нового поколения компьютеров (так называемых квантовых компьютеров, подробнее о которых можно прочитать в статье "От квантового фильтра к квантовому компьютеру"), использующих фотоны света вместо электронов. А кремниевая основа прибора обещает стать одним из главных преимуществ данного механизма, поскольку этот элемент уже весьма распространен в производстве электронных приборов и микросхем. И хотя сейчас кремниевая пластинка достаточно велика для компьютерных микросхем (ее длина составляет примерно один сантиметр), разработчики утверждают, что смогут уменьшить ее до шести микрометров, то есть до шести тысячных миллиметра, без потери последней основных ее свойств.

Итак, похоже, в мире наступила новая эпоха — эпоха антилазеров. И, без всякого сомнения, она принесет с собой новый прорыв в различных электронных технологиях…

Антон Евсеев

Источники:

1. ПРАВДА.Ру