Lasery z Wrocławia. Czasopismo „Nature” o odkryciu z PWr

Lasery, których używa zespół, nie różnią się znacznie od tych wykorzystywanych na przykład w telefonach jako czujniki bliskości.

– Można by pomyśleć, iż skoro one są tak zaawansowane technologicznie, to wszystko już o nich wiadomo, a to nie jest prawda, bo okazuje się, iż zrealizowaliśmy następującą ideę, iż pokazaliśmy, iż lasery mogą działać kompletnie inaczej, niż w tej chwili jest to zapisane w podręczniku. w uproszczeniu zaobserwowaliśmy nie akcję laserową, czyli zwyczajne działania takiego urządzenia, tylko kondensację światła w takim laserze. To jest całkowicie inny tryb pracy – mówi pomysłodawca badania dr hab. inż. Maciej Pieczarka.

Doświadczenia zespołu doktora Macieja Pieczarki koncentrują się na dziale fizyki zajmującym się makroskopowymi adekwatnościami materii, a konkretniej rzadkiego jej stanu, jakim jest kondensat Bosego-Einsteina.

– Nasz eksperyment polega na tym, iż włączamy laser, którymi jesteśmy zainteresowani i przeprowadzamy kompleksową analizę sposobów, w jaki on świeci. Jesteśmy zainteresowani światłem wewnątrz tego lasera, jako gazu, cząstek. Światła, czyli fotonów – dodaje dr hab. inż. Maciej Pieczarka.

Podczas standardowej pracy lasera materiał aktywny w urządzeniu jest wzbudzany na przykład prądem. Po przekroczeniu pewnego progu energii następuje emisja wiązki światła.

– Natomiast co my zaobserwowaliśmy, iż ten laser świecił również w sposób podobny do lasera, natomiast w warunkach, kiedy tej akcji laserowej nie osiągamy, czyli wzbudzamy ten nasz obszar aktywny o wiele słabiej. Fotony, które są uwięzione w laserze, są wchłaniane i emitowane, wchłaniane i emitowane, aż osiągają coś, co nazywamy równowagę termiczną, czyli fotony wewnątrz lasera, osiągnęły temperaturę naszego lasera i zachowują się jak gaz o zadanej temperaturze – wyjaśnia wrocławski naukowiec.

Eksperymenty były wysiłkiem zespołowym. Prowadzili je dr Maciej Pieczarka i jego doktorantka Aleksandra Piasecka.

– Zajęłam się tym kawałkiem fizyki, ponieważ jest on niezwykle nowy. Kondensacja Bosego-Einsteina światła jest bardzo niedawnym odkryciem. Pierwszy kondensator światła zaobserwowano dopiero 10 lat temu. Natomiast w tych laserach my jako pierwsi zaobserwowaliśmy to zjawisko. To się rzadko zdarza w fizyce – opowiada doktorantka Aleksandra Piasecka.

Odkrycie zespołu z Politechniki Wrocławskiej może być skokiem technologicznym, pozwalając na budowę wyspecjalizowanych laserów o lepszych parametrach niż dotychczas. Z nowej technologii mogłyby korzystać systemy laserowego pomiaru odległości używane np. w autonomicznych pojazdach.

– Zaprojektowanie urządzenia na bazie tego mechanizmu może otworzyć nowe drogi w użytkowaniu tych laserów. Dla przykładu jednym z wyzwań inżynieryjnych jest właśnie uzyskanie lasera o dużej powierzchni, który będzie świecił jednorodną i stabilną wiązką. I to umożliwia właśnie efekt kondensacji Bosego-Einsteina. Więc być może po optymalizacji takich urządzeń, urządzenia na bazie kondensacji Bosego-Einsteina staną się w jakiejś niedalekiej przyszłości powszechne – mówi dr hab. inż. Maciej Pieczarka.