Ερευνητές χρησιμοποιούν ενισχυτή λέιζερ για να επιβραδύνουν φως στη θερμοκρασία δωματίου

Πηγή: UC Berkeley, 4 Οκτωβρίου 2005

Ερευνητές στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ, έκαναν μια δραματική πρόοδο καθώς αναζητούν να επιβραδύνουν το φως με σκοπό να φτιάξουν ταχύτερα δίκτυα επικοινωνίας.

Η ερευνητική ομάδα, που καθοδηγείται από τον καθηγητή εφαρμοσμένης μηχανικής και πληροφοριών Connie J. Chang-Hasnain, έχει δημιουργήσει μια συσκευή που χρησιμοποιεί έναν ενισχυτή λέιζερ για να επιβραδύνει την ταχύτητα του φωτός περισσότερο από ένα εκατομμύριο φορές. Οι ερευνητές χρονομέτρησαν την ταχύτητα του φωτός και την βρήκαν 245 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, ή τα τρία τέταρτα η ταχύτητα του ήχου στον αέρα. Επιπλέον, η ομάδα έκανε αυτό το πείραμα σε θερμοκρασία δωματίου.

Το πείραμα περιγράφεται στο περιοδικό Optics Express, και το στήριξαν πάνω σε μια προηγούμενη εργασία που ολοκληρώθηκε πριν ένα χρόνο. Στο περσινό πείραμα επιβράδυναν το φως 31.000 φορές.

"Πέρυσι, οι ερευνητές στο Μπέρκλευ επιβράδυναν το φως αλλά σε χαμηλές θερμοκρασίες, όπως 10 βαθμοί Kelvin", λέει ο Xiaoxue Zhao, ένας μεταπτυχιακός σπουδαστής και επικεφαλής συντάκτης της ανακοίνωσης. "Φέτος όμως χρησιμοποιήσαμε ένα λέιζερ τελευταίας τεχνολογίας και το χρησιμοποιήσαμε ως ενισχυτή για να ρυθμίσουμε την ταχύτητα του φωτός στη θερμοκρασία του δωματίου, κάνοντας το πρακτικότερο και αποτελεσματικό".

Με τον ίδιο τύπο λέιζερ που χρησιμοποιείται σε ένα οπτικό ποντίκι - οι ερευνητές ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσουν τη συσκευή ως ενισχυτή για να αντλήσουν τα σήματα του φωτός που περνά μέσα από αυτό. Καθώς το ηλεκτρικό ρεύμα που εγχέεται στην κοιλότητα του λέιζερ αυξάνεται, η ταχύτητα του φωτός μειώνεται.

"Αυτή η μέθοδος έχει πρόσθετο όφελος ότι μας επιτρέπει να μεταβάλλουμε σημαντικά την ταχύτητα του φωτός", αναφέρει ο Bala Pesala, ένας άλλος μεταπτυχιακός σπουδαστής. "Μεταβάλλοντας το ηλεκτρικό ρεύμα, μπορούμε να ρυθμίσουμε την καθυστέρηση συχνότητας κατά τουλάχιστον 100 picoseconds σε μια ευρεία ζώνη του σήματος 2,8 gigahertz".

Στην οπτικοηλεκτρονική, η ρύθμιση της ταχύτητας του φωτός είναι μέρος μιας προσπάθειας να υπερνικηθεί μια δυσχέρεια στις οπτικές επικοινωνίες. Τα οπτικά σήματα επιταχύνονται κατά μήκος των δικτύων οπτικών ινών, αλλά έπειτα 'σκοντάφτουν' μόλις συναντούν ένα ρούτερ ή μια διατομή. Γίνονται λοιπόν κάποιες μετατροπές, που είναι και αργές και δαπανούν πρόσθετη ισχύ. Χωρίς αυτήν την κυκλοφοριακή συμφόρηση, θα μπορούσαμε εύκολα να διαβιβάσουμε τρισδιάστατες γραφικές παραστάσεις και πολύ υψηλής ευκρίνειας βίντεο, μεταξύ των άλλων εφαρμογών.

Τα προγενέστερα πειράματα είχαν δείξει ότι οι ακτίνες του φωτός μπορούν να επιβραδυνθούν μέσω ενός ατομικού ατμού καθώς επίσης και μέσα σε ένα κρύσταλλο στερεάς κατάστασης. Αλλά ο Chang-Hasnain επισημαίνει ότι οι ημιαγωγοί έχουν 1 εκατομμύριο έως 1 δισεκατομμύριο φορές ευρύτερη ικανότητα εύρους ζώνης από ό,τι το ατομικό αέριο ή ο κρύσταλλος, γι' αυτό είναι πρακτικότερα για τις εφαρμογές της επικοινωνίας των δικτύων.

Οι ερευνητές ελπίζουν να παγώσουν τελικά το φως στις διαδρομές του, κάτι που θα άνοιγε τις πόρτες σε έναν κόσμο για τις οπτικές μνήμες και των οπτικών μέσων αποθήκευσης. "Φανταστείτε ότι θα μπορούσαμε να αποθηκεύσουμε ολόκληρο το περιεχόμενο της βιβλιοθήκης του Κογκρέσου σε μια κάρτα μνήμης φλας", επισημαίνει ο Chang-Hasnain. "Αυτό βέβαια θα γίνει μετά από πολλά χρόνια, αλλά διάφοροι ερευνητές εργάζονται προς αυτόν τον στόχο".

Ένας άλλος ερευνητής που υπογράφει την ανακοίνωση είναι ο Φαίδωνας Παλιντζίνης (Palinginis), μεταπτυχιακός σπουδαστής στο Μπέρκλευ.