Bởi Đại học Bar-Lan

     Giống như trò chơi bắn bi trong tay người chơi giỏi, một bộ sưu tập các chướng ngại vật được bố trí ngẫu nhiên có thể đủ để bẫy ánh sáng mà không cần đến hốc quang học. Bằng cách thêm tính năng khuếch đại, miễn phí, có thể thu được một tia laser không gương - thường được gọi là "laser ngẫu nhiên" - có thể thu được.

     Sử dụng khái niệm này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bar-Ilan ở Israel đã chứng minh sự bản địa hóa do rối loạn gây ra, một hiện tượng sóng khá khó quan sát, nhưng cũng là một trong những biểu hiện nổi bật và khó hiểu nhất của sự giao thoa sóng được dự đoán bởi người đoạt giải Nobel PW Anderson cho các electron và, sau đó, được khái quát thành sóng ánh sáng. Hiện tượng này gần đây đã được làm sáng tỏ trên tạp chí Optica .

     "Chúng tôi nhận ra rằng một tia laser ngẫu nhiên có nhiều bậc tự do không có trong laser khoang thông thường. Dựa trên khám phá này, chúng tôi đã chỉ ra rằng phát xạ laser có thể được điều khiển đơn giản bằng cách định hình cấu hình bơm cung cấp độ lợi bên trong môi trường tán xạ". Giáo sư Patrick Sebbah, thuộc Khoa Vật lý và Viện Công nghệ Nano và Vật liệu Tiên tiến tại Đại học Bar-Ilan, người dẫn đầu cuộc nghiên cứu cho biết. Sebbah cho biết thêm : "Điều này được thực hiện về mặt quang học với tính linh hoạt hoàn toàn. Nó trái ngược với thách thức kỹ thuật trong việc sắp xếp lại một khoang gương trong một tia laser thông thường" - Kế hoạch.

    Bởi vì hiện tượng mờ nhạt này được khuếch đại trong một "microlaser bằng nhựa", nên có thể quan sát trực tiếp ánh sáng laser được tạo thành trong một vùng tán xạ hạn chế, mỗi chế độ hạn chế tương ứng với một phát xạ màu bước sóng khác nhau. Tất cả các màu này kết hợp với nhau và các chế độ bản địa hóa tương tác với nhau, mỗi màu cố gắng nắm bắt để giành lấy cho mình với cái giá của những người khác.

     Để quan sát các chế độ lase được bản địa hóa này một cách riêng lẻ, Sebbah và các đồng nghiệp đã đề xuất một phương pháp, dựa trên một bài báo năm 2014 trên tạp chí Nature Physics , để gỡ rối các chế độ tương tác và ngăn chặn sự cạnh tranh lẫn nhau để giành lấy lợi ích. Để làm như vậy, một phân bố độ lợi không đồng nhất được tạo ra để lựa chọn một cách tối ưu một chế độ và dập tắt chế độ kia.

     Họ đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng một khi sự cạnh tranh chế độ bị triệt tiêu và chế độ laser được tối ưu hóa, họ có thể tăng hiệu suất sử dụng năng lượng của laser và giải phóng "chế độ vỏ bọc ngoài tối ưu", tức là chế độ laser có phát xạ mạnh nhất cho năng lượng nhỏ nhất. Bhupesh Kumar, người dẫn đầu các thí nghiệm cho biết: “Đây là điều kỳ diệu của việc giam giữ phương thức bởi nhiều ánh sáng tán xạ”.

      Những phát hiện này mở ra một lộ trình duy nhất để nghiên cứu bản địa hóa của Anderson, một trong những nhiệm vụ thách thức nhất trong quang học, để khám phá vai trò của các điểm phi tuyến đối với bản địa hóa và kiểm tra các dự đoán lý thuyết bằng thực nghiệm. Phương pháp được phát triển ở đây có thể được áp dụng để thiết kế các microlas ngẫu nhiên có hiệu quả cao và ổn định, trong đó bản chất ngẫu nhiên và không phải Hermitian của các laser này cung cấp các bậc tự do chưa từng có.