یک لیزر شانه‌ی بسامدی، هم‌زمان طول موج‌های زیادی از نور را تابش می‌کند که در فضای بسامد، هر یک از طول موج‌ها دارای فاصله‌ی برابری با طول موج بعدی است. برخی لیزرها، پرتو مدوله‌شده در دامنه^۲ (AM) تابش می‌کنند که به عنوان یک پالس پدیدار می‌شود و نه یک باریکه‌ی پیوسته‌ی نور؛ برخی دیگر، پرتو مدوله‌شده در بسامد^۳ (FM) تابش می‌کنند که شدت نورش، یک‌نواخت است، ولی بسامدش مدوله‌شده‌ است. چون این دو گونه شانه، برون‌دادهای متفاوتی تولید می‌کنند، پژوهش‌گران گمان می‌کردند که طیف‌های‌شان از سازوکارهای فیزیکی مستقلی حاصل می‌شود. اکنون، در یک آزمایش تازه، بندیکت شوارتز (Benedikt Schwarz) از دانشگاه فنی وین^۴ و هم‌کارانش نشان می‌دهند که لیزر نقطه‌ی کوانتومی هر دو گونه‌ی شانه‌ی بسامد را تولید می‌کند.

این پژوهش‌گران، شانه‌ی بسامد AM و FM را با استفاده از لیزر نزدیک فروسرخ^۵ تولید می‌کنند که نور آن از فوتون‌های تابش‌شده از نقطه‌های کوانتومی برانگیخته به‌ دست می‌آید. آنان دریافته‌اند که هنگامی که ولتاژی منفی به نقطه‌ها اعمال می‌کنند، می‌توانند نقطه‌ها را سریع‌تر برانگیخته کنند و لیزر، پرتو AM تولید می‌کند. بدون ولتاژ منفی، لیزر، پرتو FM تولید می‌کند.

این تیم برای توضیح این یافته، برون‌دادهای لیزر AM و FM را به حرکت گروهی از میزانه‌شمارها (زمان‌سنج‌های آونگی)^۶ همانند می‌کنند. این را می‌دانیم که هنگامی که میزانه‌شمارها روی سطح میز قرار داده‌شوند، به طور هم‌گام یا پادهم‌گام آونگان می‌شوند که نوع حرکت‌شان، وابسته به میرایی میز است. در شانه‌ی بس‌آمد، هر بسامد با هم‌سایه‌اش جفت می‌شود تا اصطلاحاً یک «beat-note» تولید کند که بسامدش برابر با فاصله‌ی میان دندانه‌های شانه است. اگر همه‌ی مشارکت‌ها در beat-note، فاز یک‌سانی داشته‌باشند (به طور هم‌گام حرکت کنند)، شدت beat-note به بیشینه‌اش می‌رسد و نتیجه‌اش یک برون‌داد پالسی AM است. در هر حال، اگر محیط بهره‌ی لیزر^۷ به قدر کافی میرایی داشته‌باشد، فازها پادتراز می‌شوند و beat-note ناپدید می‌شود که منجر به یک برون‌داد FM می‌شود. کار نظری آنان پیشنهاد می‌کند که بسیاری از لیزرهای شبه‌رسانا می‌توانند هر دو گونه تنظیمات را پشتیبانی کنند.

این پژوهش در Physical Review Letters انتشار یافته‌است.

منبع: Two Lasers in One

مرجع: In-Phase and Anti-Phase Synchronization in a Laser Frequency Comb

1. frequency comb

2. amplitude-modulated

3. frequency-modulated

4. the Technical University of Vienna

5. near-infrared laser

6. metronome

7. laser’s gain medium