Инженер из НАСА создал миниатюрный лазер, который может достигать высокой мощности. Разработку будут использовать в новой лунной миссии. Новая разработка использует эффект квантового туннелирования для генерации мощного терагерцового лазера. Устройство использовано для создания сверхточного спектрометра, который поможет найти воду на Луне.

Предыдущие исследования показали наличие небольшого количества воды на Луне. Однако методы, используемые для измерения, были недостаточно точными для полноценного обеспечения миссии источниками воды, объясняют авторы. Широкие спектрометры не различают молекулы воды, свободные ионы водорода и гидроксил.

Чтобы решить эту проблему, исследователи из НАСА разработали квантовые каскадные лазеры. Эти устройства генерируют фотоны при каждом переходе электрона, используя уникальные квантовые свойства тонких материалов толщиной в несколько атомов.

В этих материалах лазер излучает фотоны с определенной частотой, определяемой толщиной чередующихся слоев полупроводников, а не элементами в материале. В квантовой физике тонкие слои увеличивают вероятность того, что фотон затем сможет туннелировать в следующий слой вместо того, чтобы отскакивать от барьера.

Оказавшись там, он возбуждает дополнительные фотоны. Используя материал генератора с 80–100 слоями общей толщиной менее 10–15 мкн, источник команды создает каскад фотонов с терагерцовой энергией.

Крошечный лазер в руках разработчика. Изображение: NASA

Исследователи отмечают, что для создания традиционных оптических терагерцевых лазеров требуется большое количество энергии и крупные установки. Такие устройства сложно доставить и использовать в космосе. Крошечная альтернатива, напротив, подойдет для лунной миссии.