Недавно исследовательские группы под руководством профессоров Чжан Цинли и Цзян Хайхэ из Хэфэйского института физических наук (HFIPS) Китайской академии наук (CAS) совместно разработали высокосимметричный кристалл Nd:YAG с градиентной легировкой, предназначенный для конфигураций с двойной концевой накачкой. Это нововведение значительно смягчает тепловые эффекты и повышает производительность лазера.
Результаты исследования были опубликованы в Optics Express.
В технологии твердотельных лазеров тепловой эффект среды усиления лазера является одним из технических узких мест, ограничивающих улучшение характеристик лазера. Предыдущие исследования показали, что кристаллы с градиентной концентрацией могут эффективно улучшать тепловой эффект.
В этом исследовании команда разработала высокосимметричные стержни кристаллов Nd:YAG с градиентной концентрацией путём соединения двух идентичных стержней с градиентной легировкой. В этих стержнях концентрация легирующей добавки постепенно уменьшается от центра к концам, образуя более легированный центр и менее легированные концы.
При работе с одинаковой мощностью накачки высокосимметричный кристалл с градиентной легировкой Nd:YAG показал значительно меньший перепад температур между центром и концами — примерно треть от такового в обычном однородно легированном кристалле. Он достиг гораздо более высокой выходной мощности, превышающей 14 Вт, при этом его эффективность была повышена более чем наполовину. Даже при умеренных уровнях выходной мощности он сохранял заметно лучшее качество луча, производя более стабильный и симметричный лазерный луч, чем однородно легированный кристалл.
Эта работа показывает, что высокосимметричный кристалл с градиентной концентрацией, как ожидается, станет выдающимся активным элементом для двойной концевой накачки.
Управление потоками жидкости и частиц в трёх измерениях с помощью световых тепловых барьеров
Учёные из отдела прикладной физики II Университета Малаги приняли участие в разработке новой технологии, которая управляет потоками жидкостей и частиц в трёх измерениях с помощью виртуальных тепловых барьеров, созданных с использованием света.
Известные как реконфигурируемые оптофлюидные барьеры, они позволяют манипулировать окружающей средой точным, быстрым и бесконтактным способом, отклоняя, улавливая или разделяя частицы без необходимости использования фиксированных физических структур. Это открытие было опубликовано в Nature Photonics.
Это международное исследование в области микрогидродинамики, изучающей поведение малых количеств жидкостей с микроскопическими размерами, проводилось совместно с Школой мультифизического моделирования (MMS) Университета Малаги, лабораторией нанофотонных систем (ETH Zurich) и лабораторией по захвату наночастиц (NanoTLab) Университета Гранады.
Эти барьеры были разработаны с помощью оптически индуцированных температурных градиентов. Они были созданы путём освещения поверхностей, покрытых удлинёнными золотыми наночастицами (AuNRs), индуцируя эти локальные температурные градиенты с помощью фототермической конверсии и потока жидкости, используя такие явления, как термоосмос, термофорез и естественная конвекция.
Новый взгляд на принцип неопределённости Гейзенберга может улучшить квантовые датчики
Почти сто лет принцип неопределённости Гейзенберга является одной из основополагающих идей квантовой физики: положение и импульс частицы не могут быть известны одновременно с абсолютной точностью. Чем больше вы знаете об одном, тем меньше вы знаете о другом.
В новом исследовании, опубликованном в Science Advances, наша команда демонстрирует, как обойти это ограничение, не нарушая физику, а изменяя саму неопределённость.
Результат — прорыв в науке измерений, который может стать основой для нового поколения сверхточных квантовых датчиков, работающих в масштабе атомов.
Принцип неопределённости показывает, что в измерениях всегда будет минимальное количество неопределённости. Но вы можете представить это как воздух в воздушном шаре: воздух не может выйти, но вы можете свободно перемещать его внутри.
Аналогично, при измерении положения и импульса общее количество неопределённости фиксировано. Но мы можем перераспределить его между ними. Традиционно это означает выбор: вы можете точно измерить положение, но потерять информацию об импульсе, или наоборот.
Наша работа предлагает другой подход. Мы переносим неопределённость в диапазон чувствительности, который не имеет значения.
Чтобы понять это, представьте себе часы с одной стрелкой. Если это часовая стрелка, мы точно знаем час, но только примерно знаем минуты. Если это минутная стрелка, мы можем точно считывать минуты, но не знаем часа.
Мы применяем ту же идею к квантовым измерениям. Мы перераспределяем неопределённость так, чтобы одновременно отслеживать небольшие изменения положения и импульса вокруг выбранной точки, даже если мы не знаем абсолютного местоположения этой точки.
С помощью этого мы можем одновременно обнаруживать очень маленькие изменения как в положении, так и в импульсе, за пределами возможностей любого классического датчика.