Chaos in microlaser • Metaal Magazine Ga naar hoofdinhoud

Chaos in microlaser

Natuurkundigen uit Würzburg (D) hebben een microlaser ontwikkeld met unieke eigenschappen. Ze zijn er tevens in geslaagd om de laser chaotisch te laten gedragen. In de toekomst kan het mogelijk zijn om dit te gebruiken voor een nieuwe, veilige vorm van gegevensoverdracht.

Het triggeren van chaotisch gedrag in de microkosmos: dat is wat Stephan Reitzenstein en zijn team van het Instituut voor Fysica aan de Universiteit van Würzburg hebben bereikt in samenwerking met hun Israëlische collega Ido Kanter. Dit is beschreven in het laatste nummer van ‘Nature Communications’. Met behulp van een kleine laser stuurden de onderzoekers voortdurend een fractie van het uitgezonden licht terug in de laser, waarbij het lichtemissieproces ‘out of kilter’ werd gegooid. De microlaser begon toen met het uitzenden van lichtdeeltjes (fotonen) in een chaotische pulssequentie.

 

Chaotische laser

De nieuwe lasertechnologie kan interessant zijn voor een veilige vorm van gegevensoverdracht (beeld: Ferdinand Albert)

 

“Deze chaos is zeer interessant vanuit een fundamenteel natuurkundig oogpunt,” legt Reitzenstein uit. Maar het gerichte terugvoeren biedt ook toepassingsmogelijkheden, voegt hij eraan toe. “Het kan in de toekomst gebruikt worden voor optische versterkers en schakelaars. Daarnaast zorgt de negatieve feedback van twee microlasers over een lange afstand waarschijnlijk voor synchronisatie van de chaotische pulssequentie, waardoor de realisatie van een nieuwe, veilige vorm van data-overdracht ontstaat.”

 

Microlasers in Würzburg

De microlasers zijn gemaakt met behulp van een geavanceerde procedure in het Microstructuur laboratorium van het Instituut voor Natuurkunde in Würzburg. Ze zien eruit als kleine torens met een diameter van minder dan een tiende van een menselijke haar, en ze bestaan uit een speciale reeks van extreem dunne laagjes halfgeleider. Ze worden elektrisch gestuurd met behulp van een speciaal ontworpen ringcontact.

 

Tijdens de productie worden speciale nanostructuren die licht uitstralen – zogenaamde quantum dots – in het midden geplaatst van de microlasers. Wat maakt hen bijzonder? “De microlasers zijn zodanig ontworpen dat de fotonen door de quantum dots met een hoge nauwkeurigheid worden uitgestraald in de lasermodus en daarom gebruikt worden voor een zeer efficiënte laserstraal”, zegt Reitzenstein.

 

Chaotische pulssequentie

Geavanceerde quantum dot microlasers reageren zeer gevoelig op schommelingen in de hoeveelheid lichtdeeltjes in de laserresonator. Zelfs de emissie van een enkele foton kan de laser in verwarring brengen. De wetenschappers draaiden de tafels om en wierpen het uitgezonden licht nauwkeurig terug op de microlaser met een spiegel en op een gecontroleerde manier om de werking ervan te verstoren. De natuurkundigen behaalden succes: ze waren in staat om te bewijzen dat het verstoren van de laser leidt tot een chaotische pulssequentie waarbij elk lichtpuls slechts ongeveer 100 fotonen bevat.

 

Volgende stappen

“We zijn momenteel experimenten aan het voorbereiden om twee lasers te synchroniseren waarbij slechts één foton heen en weer beweegt”, zegt Reitzenstein. “Als we daarin slagen, zullen we een stap dichter bij een fundamenteel begrip van synchronisatie en op een veilige vorm van data-overdracht.” Er is ook een andere hindernis. De microlasers werken alleen onder extreem koude omstandigheden (minder dan min 150°C). Werking op kamertemperatuur zou mogelijk moeten zijn, echter alleen als de quantum dots hiervoor zijn geoptimaliseerd. De natuurkundigen zijn hiermee bezig in een separaat project.

 

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven