تحدث مصدر في وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية لوكالة "سبوتنيك"، أنه في السنوات الأخيرة، يتم تطوير طائرات النقل المسيرة بشكل نشط، ولكن لا يمكنها العمل إلا عند استخدام الليدار الليزري - وهي أجهزة لقياس المسافات عن طريق قياس وقت عودة أشعة الليزر المنعكسة إلى جهاز الاستقبال.
تكمن الصعوبة الرئيسية في التوليد الصحيح لمثل هذا الإشعاع. من أجل "عرض" جسم ما على مسافة مئات الأمتار في أي ظروف جوية وضمان حركة آمنة، هناك حاجة إلى مصادر إشعاع ذات طاقة عالية وسطوع. لكن نبضات الإشعاع في هذه الحالة يجب أن تكون قصيرة جدًا - فقط في نانوثانية. حاليًا، تُستخدم الألياف وليزر الحالة الصلبة في الليدار. ومع ذلك، نظرًا لحقيقة أنها تتطلب مرحلة إضافية من "الضخ" (عملية نقل الطاقة من مصدر خارجي إلى الليزر)، فإن هذا النوع من الليزر يعتبر غير فعال بشكل كافٍ.
وقال سيرغي سليبتشينكو، رئيس مختبر ثنائيات ليزر أشباه الموصلات في معهد الفيزياء: "لقد اقترحنا خيارًا بديلاً يسمح لنا بالتخلص من رابط إضافي في سلسلة تحويل طاقة مصدر الطاقة إلى طاقة إشعاع ليزر" .
في المرحلة الأولى، قام علماء المعهد بعمل نظري.
وأضاف: "قمنا بحساب عمليات التفاعل بين الموجات الحاملة الحالية والضوء في الهياكل غير المتجانسة (بنية نمت على ركيزة تتكون من طبقات من مواد مختلفة) وبلورات ليزر أشباه الموصلات عالية الطاقة. وبناءً على ذلك، تم تصميم تصاميم جديدة لهياكل أشباه الموصلات غير المتجانسة وتصميمات بلورات الليزر، تم إنشاؤها من أجل التنفيذ التجريبي اللاحق".
جعلت طبقات جديدة ومحسّنة من الهياكل غير المتجانسة، التي تتكون من تركيبات مختلفة، خسائر الطاقة في حدها الأدنى. بالإضافة إلى ذلك، تمكن العلماء من ابتكار تقنية لما يسمى بالتضخم الانتقائي لليزر عالي الطاقة، عندما يمكن زراعة الهياكل غير المتجانسة على ركيزة مُعدة خصيصًا.
نتيجة لذلك، تجاوزت قوة ليزر أشباه الموصلات عالي الطاقة 70%، وهو ما يعادل ضعف قوة ليزر الحالة الصلبة وليزر الألياف. تمكن الباحثون أيضًا من الحصول على نبضات ليزر لمدة 100 نانوثانية بقوة ذروة تزيد عن 1 كيلو واط من سطح في أجزاء من السنتيمترات المربعة.
وأوضح نيكيتا بيختين، رئيس مركز فيزياء البنى النانوية في معهد الفيزياء التقنية: "في الليزر عالي الطاقة، يجب أن يكون حجم العنصر ومنطقة الانبعاث أكبر حتى يتمكن من تحويل قدر كبير من الطاقة إلى ضوء بكفاءة. ولكي نفهم كيف ينمو التصلب الانتقائي بمثل هذه الأحجام الكبيرة، أجرينا دراسات حول هذه العملية والأنماط الثابتة التي تجعل من الممكن التحكم في تكوينات العناصر الهيكلية الرئيسية".
تم إجراء البحث بدعم مالي من مؤسسة العلوم الروسية. ستكون المرحلة التالية من العمل هي زيادة السطوع الطيفي لليزر.