Các nhà khoa học thuộc Trung tâm nghiên cứu thiết bị lượng tử (CQD) Đại học Northwestern, Mỹ vừa nghiên cứu ra một loại laser diode hồng ngoại mô hình nhỏ, trong đó hiệu suất chuyển đổi của nó là hơn 50%.
Thành quả này là một đột phá lớn trong nghiên cứu thiết bị laser tầng lượng tử, qua đó tạo bước tiến lớn trong việc ứng dụng thiết bị laser tầng lượng tử vào nhiều lĩnh vực, đặc biệt là việc đo đạc từ xa các chất hóa học nguy hiểm.
Thiết bị laze tầng lượng tử là một laser diode mô hình mới mà cơ chế phát quang của nó khác biệt với thiết bị laser bán dẫn truyền thống.
Căn cứ vào nguyên lý thiết kế lực học lượng tử, bước sóng phát quang của nó có thể bao phủ khu vực hồng ngoại tầm trung.
Khác với laser diode truyền thống, thiết bị laser tầng lượng tử là một linh kiện đơn cấp, chỉ cần điện tử là có thể vận hành được, và nó thực hiện phát quang thông qua sự chuyển tiếp của lượng tử hóa một chiều.
Trải qua nhiều năm nghiên cứu và khai thác theo dạng công nghiệp hóa, hiệu suất chuyển đổi của laser diode hồng ngoại tầm gần (có bước sóng khoảng 1 micron) đã tiếp cận đến giá trị cực đại. Trong khi đó, hiệu suất chuyển đổi của laser diode hồng ngoại tầm trung (có bước sóng khoảng 3 micron) rất khó đạt được giá trị cực đại.
Những nghiên cứu trước đó cho rằng, cho dù ở trạng thái làm lạnh dưới nền nhiệt độ thấp, hiệu suất chuyển đổi cao nhất của thiết bị laser tầng lượng tử cũng không vượt quá 40%.
Các nhà khoa học thuộc trung tâm CQD đã thông qua việc làm ưu việt hóa chất lượng tài liệu của thiết bị laser, và đã đạt được những tiến triển mang tính đột phá về hiệu suất của thiết bị laser tầng lượng tử.
Các nhà khoa học sau khi loại bỏ những nguyên tố không quan trọng trong quá trình thao tác thiết bị laser dưới điều kiện nhiệt độ thấp đã nghiên cứu được thiết bị laser mô hình mới mà khi tiến hành làm lạnh tới 40 độ kelvin (độ K), hiệu suất chuyển đổi của laser diode hồng ngoại bước sóng 4,85 micron đạt đến 53%.
Được biết, nâng cao hiệu suất chuyển đổi luôn là mục tiêu hàng đầu trong nghiên cứu thiết bị laser hiện nay. Hiệu suất chuyển đổi cao của thiết bị laser mới này có thể giúp mở rộng hơn nữa phạm vi tiêu chuẩn công suất của thiết bị laser tầng lượng tử./.
Thành quả này là một đột phá lớn trong nghiên cứu thiết bị laser tầng lượng tử, qua đó tạo bước tiến lớn trong việc ứng dụng thiết bị laser tầng lượng tử vào nhiều lĩnh vực, đặc biệt là việc đo đạc từ xa các chất hóa học nguy hiểm.
Thiết bị laze tầng lượng tử là một laser diode mô hình mới mà cơ chế phát quang của nó khác biệt với thiết bị laser bán dẫn truyền thống.
Căn cứ vào nguyên lý thiết kế lực học lượng tử, bước sóng phát quang của nó có thể bao phủ khu vực hồng ngoại tầm trung.
Khác với laser diode truyền thống, thiết bị laser tầng lượng tử là một linh kiện đơn cấp, chỉ cần điện tử là có thể vận hành được, và nó thực hiện phát quang thông qua sự chuyển tiếp của lượng tử hóa một chiều.
Trải qua nhiều năm nghiên cứu và khai thác theo dạng công nghiệp hóa, hiệu suất chuyển đổi của laser diode hồng ngoại tầm gần (có bước sóng khoảng 1 micron) đã tiếp cận đến giá trị cực đại. Trong khi đó, hiệu suất chuyển đổi của laser diode hồng ngoại tầm trung (có bước sóng khoảng 3 micron) rất khó đạt được giá trị cực đại.
Những nghiên cứu trước đó cho rằng, cho dù ở trạng thái làm lạnh dưới nền nhiệt độ thấp, hiệu suất chuyển đổi cao nhất của thiết bị laser tầng lượng tử cũng không vượt quá 40%.
Các nhà khoa học thuộc trung tâm CQD đã thông qua việc làm ưu việt hóa chất lượng tài liệu của thiết bị laser, và đã đạt được những tiến triển mang tính đột phá về hiệu suất của thiết bị laser tầng lượng tử.
Các nhà khoa học sau khi loại bỏ những nguyên tố không quan trọng trong quá trình thao tác thiết bị laser dưới điều kiện nhiệt độ thấp đã nghiên cứu được thiết bị laser mô hình mới mà khi tiến hành làm lạnh tới 40 độ kelvin (độ K), hiệu suất chuyển đổi của laser diode hồng ngoại bước sóng 4,85 micron đạt đến 53%.
Được biết, nâng cao hiệu suất chuyển đổi luôn là mục tiêu hàng đầu trong nghiên cứu thiết bị laser hiện nay. Hiệu suất chuyển đổi cao của thiết bị laser mới này có thể giúp mở rộng hơn nữa phạm vi tiêu chuẩn công suất của thiết bị laser tầng lượng tử./.
Ngọc Thúy (Vietnam+)