נבנה ה"אנטי לייזר" הראשון בעולם
27/02/2011

מבוסס על:

 

יותר מחמישים שנה לאחר המצאת הלייזר, מדענים מאוניברסיטת ייל (Yale) שבארה"ב הצליחו לבנות אנטי לייזר, שבו קרני האור מתאבכות זו עם זו ומבטלות בדרך זו האחת את השנייה.

לייזרים רגילים מורכבים מתווך מעורר (פעמים רבות תווך זה הוא מוליך למחצה), שבו יש יותר אלקטרונים ברמות אנרגיה מסוימות הגבוהות מרמת היסוד, מאשר אלקטרונים הנמצאים ברמת היסוד. מצב כזה נקרא "היפוך אוכלוסין", משום שלרוב יש יותר אלקטרונים ברמת היסוד. כאשר פוטון בעל אנרגיה המתאימה להפרש האנרגיה הנ"ל פוגע באלקטרון מעורר (הנמצא ברמת האנרגיה הגבוהה), האלקטרון יורד לרמת היסוד, ותוך כדי כך פולט פוטון נוסף בעל אנרגיה המתאימה להפרש הרמות. בתהליך זה מספר הפוטונים בעלי האנרגיה הזו הולך וגדל, וזוהי למעשה קרן הלייזר - קרן המורכבת מפוטונים בעלי אנרגיה (ותדירות) זהה.

 

בקיץ האחרון פרסמו דאגלס סטון וצוותו מחקר המסביר את התיאוריה שמאחורי ה"אנטי לייזר". אבל רק כעת, בשיתוף עם קבוצה ניסיונית של החוקרת הוי קאו (Hui Cao), הצליחה הקבוצה לבנות אנטי לייזר שכזה. המחקר פורסם בגיליון פברואר של כתב העת היוקרתי "Science". החוקרים שלחו שתי קרני לייזר לתוך מתקן שבתוכו דיסק סיליקון שעוביו מיקרומטר אחד. שתי קרני הלייזר חודרות כל אחת מצד אחר של הדיסק, כאשר המרחק שכל אחת מהן עוברת בתוך הדיסק עד לפגישתן מתאים בדיוק למרחק הדרוש ליצירת התאבכות הורסת בין שתי הקרניים. כך, כאשר הן נפגשות הן יוצרות זו עם זו התאבכות הורסת. למעשה, הקרניים נלכדות לאורך הדיסק ולבסוף הן נבלעות והופכות לחום. בכל תהליך שכזה ניתן לבלוע רק אורך גל מסוים, אך ניתן לשנות את אורך הגל הנבלע על ידי שינוי עובי דיסק הסיליקון.

תיאורטית, האנטי לייזר מסוגל לבלוע 99.999% מהקרינה הנכנסת. בפועל, בגלל מגבלות ניסוייות, בולע האנטי לייזר הנוכחי 99.4% מהקרינה. החוקרים משוכנעים שבהמשך יוכלו להגיע לגבול הבליעה התיאורטי. רוחבו של האנטי לייזר הנוכחי הוא סנטימטר אחד, אך החוקרים חושבים שניתן יהיה להקטינו לרוחב של שישה מיקרון.

האנטי לייזר הנוכחי בולע קרינה באורכי גל בתחום Near Infra Red (NIR) - אורכי גל בתחום של 800nm - 2500nm. אורכי גל אלו הם כמעט בתחום הנראה, והחוקרים משוכנעים שבעתיד יוכלו לייצר גם אנטי לייזר שיבלע אור באורכי גל נראים ובאורכי גל ספציפיים מאד בתחום ה – NIR, בהם משתמשים  לצורך תקשורת בעזרת סיבים אופטיים. דבר זה יוכל להיות מנוצל בתחום המחשוב, כאשר השבבים של המחשב יקלטו אור ויהפכו אותו למידע חשמלי, וזאת בשטח קטן מזה הדרוש לשבבים אלקטרוניים. בנוסף, האנטי לייזר יוכל לשמש כמתג אופטי, כזה שיבלע אור באורך גל מסוים, ויאפשר לאור באורך גל שונה לחלוף על פניו.

גם בתחום התקשורת האלחוטית יכול להיות לאנטי לייזר שימוש, כאשר האנטי לייזר יוכל לבלוע   אור המשודר ממגדל תקשורת אחד לשני, ולהפוך את האור הנבלע לאות חשמלי.

לתגלית זו יכולות להיות השפעות גם ברדיולוגיה, שם מאמינים החוקרים שניתן יהיה לרכז קרינה לשטח קטן הנמצא בתוך רקמה בריאה לצורך ריפוי או אבחון.