Невидимый лазер неуемной мощи
Недавно созданный лазер более эффективен, чем традиционные лазерные лучи, и может произвести революцию в медицинских технологиях, а также технологиях восприятия и измерения.
Полупроводниковые лазеры — наиболее важный компонент датчиков всех видов, включая химические микросенсоры и измерительные приборы/датчики, снабженные чипами. Они также применяются для многих медицинских диагностических приборов. А потому открытие нового вида лазерного излучения может оказаться весомым для многих областей прикладной науки и практики, в том числе контроля качества воздуха, медицинской диагностики, национальной безопасности и сфер, где применяются различные химические явления.
Новый тип лазера был изучен в Университете Принстона (Princeton University) штата Калифорния двумя выпускниками: Кейлом Францем (Kale Franz), аспирантом в Принстонском центре инфракрасных технологий среднего диапазона в сфере здоровья и окружающей среды (MIRTHE — Mid-Infrared Technologies for Health and the Environment) и Стефаном Метцелем (Stefan Metzel), выпускником Университета Шеффилда в Великобритании (University of Sheffield, UK).
Эта пара исследователей под руководством профессора Гмал (Gmachl) сконструировали маленькое металлическое лазерное устройство, названное квантовым каскадным лазером, который, что стало неожиданностью для всех, испускает не один, а два лазерных луча. В то время как первый луч — типичный, у второго есть необычные свойства, включающие необходимость меньшего количества энергии для его генерации. (Кейлом Франц) Kale Franz рассказывает: «Это открытие обеспечило новое понимание физики лазеров. Если мы сможем отключить обычный луч, у нас в распоряжении останется второй лучший лазер, который делает более эффективным использование электроэнергии».
Стефан Метцел (Stefan Metzel), интерн в Принстоне, был заинтригован уникальными свойствами второго луча, когда вник в суть этого явления: луч, как и все лазеры, состоит из последовательных или упорядоченных потоков фотонов (в то время как нормальный свет от солнца, типичных химических реакций или электрических ламп беспорядочен). В лазерном луче фотоны перемещаются упорядоченно, обеспечивая лазеру его отличительный цвет, характеристику луча и свойства. Общеизвестно: чтобы создать лазеры из арсенида галлия или других полупроводников, необходимо передать поток электронов через специально управляемую цепь, вызывающую их подъем на более высокий уровень энергии, а затем обратное падение, что провоцирует испускание фотона. Этот вид лазера используется в носителях данных, лазерных указках и других устройствах.
Аппарат, созданный в Принстоне — квантовый каскадный лазер — является специализированным видом полупроводникового лазера, построенного с применением нанотехнологий: его толщина — одна десятая человеческого волоса и длина — 3 мм, слои толщиной в один атом представлены частицами различных полупроводников. Эти слои последовательно испускают синхронизированные фотоны.
Второй луч на квантовых каскадных лазерах был обнаружен из-за его более короткой волны, чем у главного луча. В отличие от нормальных лазеров, которые слабеют в условиях повышенных температур, мощность этого лазера при таких обстоятельствах увеличивается на порядок. Данное явление не может быть объяснено на основании обычных теорий.
Исследователи прояснили его через концепцию квантовой механики об электронном импульсе. Традиционные лазеры создаются электронами в равновесии, где большинство из них имеют высокую энергию и почти нулевой импульс. Новый же лазер возникает из неравновесных электронов более низкой энергии с большим импульсом. Объясняет Кейл Франц (Kale Franz): «Это продемонстрировало, что вопреки более ранним представлениям электроны способствуют созданию лазерного излучения, даже когда находятся в высоко неравновесных состояниях». В традиционных лазерах низкий импульс излучающих фотоны электронов вызывает обратное поглощение большого количества фотонов, что уменьшает эффективность. Новый лазер снижает обратное поглощение на 90 процентов — это улучшает работу за счет увеличения силы эмиссии при более высоких температурах. Длина волны квантовых каскадных лазеров находится в инфракрасном диапазоне в отличие от видимых лазеров. Эти инфракрасные лучи отлично подходят для химических исследований.
В настоящее время проводится дополнительное изучение с целью выяснения, как изолировать, оптимизировать новый вид лазера и как расширить его диапазон до видимого глазу. Исследование финансируется Национальным фондом науки (National Science Foundation) и первые полученные результаты уже опубликованы в журнале Природная фотоника (Nature Photonics).
Перейдя от научных разработок к технологиям, ставшими уже частью нашей жизни, а именно, формату Blu-ray: развитие в 2008 году и перспективы в ныненшнем 2009.
Это, возможно, потребовало от производителей больше времени, чем многим из нас хотелось бы, однако, наконец, стоимость проигрывателей Blu-ray понижается — но не слишком ли поздно для бедствующего HD-формата? Не стоит быть чересчур пессимистичными: Blu-ray будет продаваться еще как минимум несколько лет, но все это время развивающиеся сервисы и схожие технологии продолжат стремительно снижать его продажи.
Несмотря на то, что DVD имели наибольший коммерческий успех в 2005 г. и в настоящее время находятся на спаде, по данным Диджитал интертейнмент груп (Digital Entertainment Group), менее успешные продажи DVD не помогли Sony и их партнерам в реализации Blu-ray плееров. Голливуд был в восторге, когда последняя серия фильма о человеке-летучей мыши “Темный Рыцарь” в версии Blu-ray поражала объемами продаж: было сбыто более 1,7 миллиона единиц в первую неделю (хотя эти цифры не были даже близки к 11.8 миллионам единиц DVD-версий, проданных за тот же период).
Поскольку проигрыватели Blu-ray продолжают использование ресурсов Нетфликс (Netflix — возможность проката дисков посредством почты и получения цифрового контента онлайн для жителей Соединенных штатов), оказывается весьма интересным выяснить, приобретаются ли плееры Blu-ray только ради этой опции проката: в заявлении, сделанном в июле финансовым директором (CFO) Netflix Барри Маккарти (Barry McCarthy), говорится, что менее 10 процентов подписчиков Netflix арендовали свои Blu-ray-устройства. Ранее в этом году Парк эссоушиейтс (Park Associates) и Юпитер рисерч (Jupiter Research) уменьшили свои прогнозы на продажи проигрывателей Blu-ray. Так, ожидаемые цифры сбыта Парк эссоушиейтс (Park Associates) уменьшили до 4,3 миллионов на глобальном рынке и 2,2 миллионов в США.
Несмотря на неблагоприятные прогнозы продаж Blu-ray в Европе и Объединенном королевстве, реализация Blu-ray не так плоха, особенно с учетом приобретения британскими потребителями в ноябре 165 % Blu-ray фильмов по сравнению с октябрем этого же года. Некоторые Blu-ray-устройства наряду с TiVo, Roku и Microsoft Xbox 360, имеют возможность получать контент через Netflix. Microsoft неоднократно проявляли живой интерес к созданному Sony формату Blu-ray, заявляя при этом, что лишь онлайн доступ к медиаданным является технологией, требующей сосредоточения внимания.
Очень вероятно, что другие проигрыватели Blu-ray в будущем также получат доступ к возможностям Netflix. Может ли стать 2009 г. годом Blu-ray? С CES (Consumer Electronics Show — Шоу потребительской электроники), начинающейся в начале года, изготовители продемонстрируют свои последние достижения в области технологии Blu-ray, и с ценами, которые вероятно снизятся в большей степени, возможно Sony и парнеры будут в состоянии убедить потребителей принять их сторону при выборе HD. Будет интересно поглядеть, что произойдет с данной технологией в предстоящем году и какими ухищрениями производители попытаются привлечь нас к приобретению их устройств. Должно быть интересно видеть то, что случается с Blu-лучом в следующем году — и как изготовители попытаются помочь убедить нас купить Blu-луч.
А напоследок праздничная новость из Токио.
В Японии для освещения улиц в канун Рождества и Нового года использовалась энергия, генерируемая пешеходами на улицах. Согласно статье ЛетсДжапан (LetsJapan), в Токио у станции Шибуя (Shibuya) были установлены специальные панели, генерирующие электричество, когда проходящие жители ступают на них. Панели установлены по поручению администрации Шибуя (Shibuya) у статуи собаки Хачико (Hachiko) снаружи станции.
Поскольку данная станция метро — одна из самых посещаемых станций в Токио — это наиболее подходящее место размещения панелей. Живя в Азии, вы можете стать очевидцем толп людей, идущих через переполненные вокзалы каждый день. Потому любая инновация, позволяющая использовать это для генерации энергии, является большим шагом к дальнейшему развитию.
Панели представляют собой квадраты площадью 90 квадратных сантиметров и 4 таких устанавливается друг около друга. Они изготовлены из пьезоэлектрических пленок 2,5 сантиметра толщиной — человек, весящий около 60 кг, может произвести 0,5 Вт энергии, лишь дважды ступая на панель.
Произведенное электричество используется для питания LED-дисплея (Light Emitting Diode – диод, испускающий свет), на котором отражается постоянно меняющееся количество генерируемой на площади Шибуя (Shibuya) энергии. Небольшой дисплей с рождественскими огнями также снабжается энергией от пьезоэлектрических элементов. Уложенные на полу у метро панели могут переносить несильный дождь, но не являются полностью водонепроницаемыми и, как предполагается, смогут полноценно функционировать до 25 декабря.
Пьезоэлектрические панели были разработаны компанией Саундпауэр корпорэйшн (Soundpower Corp.) и могут быть арендованы за установленную плату согласно данным их вебсайта. Поставляются панели различных размеров и версий, а использоваться могут еще и для исследовательских и образовательных целей.
