g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Derinlemesine analiz: üç boyutlu uzay-zaman modu kilitleme mekanizmasının teorisi ve yöntemi! Kuantum özelliklerine sahiptir, ışığı güçlendirebilir

Lazer teknolojisi, ışığı yükseltebilen kuantum özelliklerine sahip bir materyal olan kazanç ortamı içeren bir rezonatörde ışığı sınırlar. Lazer rezonatörü genellikle ışığın dalga boyundan çok daha büyük olduğundan, boşluğundaki lazer ışığı, bildiğimiz mod olan çoklu modlarda görünebilir. Geçmiş fiziksel araştırmalar, olası lazer modellerinin (yani modların veya mod kombinasyonlarının) enerji için birbiriyle rekabet ettiğini ve ardından lazerin en az enerji kaybına sahip modeli seçtiğini bulmuştur. Bu "seleksiyon süreci", Darwin'in evrim teorisinde anlatılan doğal seleksiyonla basitçe karşılaştırılabilir.

Doğal seçilim teorisinde, çevreye en iyi uyum sağlayan türlerin üyeleri hayatta kalma ve daha fazla yavru üretme eğilimindedir. Benzer şekilde, enerji kaynaklarını tam olarak kullanan lazer modları (yani modlar), sonunda diğer modlara hakim olacaktır. Lazerin icadından kısa bir süre sonra fizikçiler, modlar arasındaki bu "rekabetin" teknolojinin çok kısa darbeler üretmesine neden olacak şekilde kontrol edilebileceğini anlamaya başladılar Bu fenomene artık mod kilitleme deniyor. Bu senkronizasyon fenomeni, birkaç femtosaniye (10 ^ -15ss) pulslar oluşturmak için birlikte salınan birçok lazer modunu içerir.

Bir lazer tasarımcısı, lazer elektrik alanının en yüksek yoğunluğunu en üst düzeye çıkaran bir modele dönüştürmek için enerjiyi daha verimli kullanan bir lazer modelini zorlamak için lazerin boşluğuna bir eleman eklediğinde, mod kilitlemesi gerçekleşir. Bu model, orijinal olarak, senkronize faz ile aynı anda birden fazla modun lazerle işlendiği bir modeldi.

(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)

Keşfedildiği günden bu yana, mod kilitleme, yüksek alan optiği ve frekans tarakları dahil olmak üzere birçok cihazda kullanılmıştır. Şimdiye kadar, bu senkronizasyon olgusu neredeyse her zaman, ışığın tek bir boyutta kendi kendine organizasyonu, yani zamanın kendi kendini organize etmesi olarak tanımlandı. Bununla birlikte, potansiyel olarak zaman ve uzayda tezahür eden üç boyutlu bir fenomen olarak da anlaşılabilir.

Cornell Üniversitesi araştırmacıları, 3 boyutlu uzay-zaman örüntü kilitlemesini daha iyi anlamaya yardımcı olabilecek teorik bir yaklaşımı tanıtmak için bir grup dış işbirlikçiyle işbirliği yaptılar. Araştırma teorileri Nature Physics dergisinde yayınlandı ve araştırma onlara dayanıyor Önceki çalışmalarda toplanan bir dizi gözleme dayanmaktadır.

Bu çalışmayı yürüten araştırmacılardan Dr. Logan G. Wright şunları söyledi: 2017'de, kalıp kilitlemenin insanların daha önce fark ettiğinden çok daha yaygın olduğunu buldum. Birçok karmaşık moda sahip "kötü" bir lazer boşluğunda bile, mod kilitlemesinin, yalnızca çok kısıtlı lazer tasarımlarında meydana gelemeyeceği bulundu.

Bu genel kip kilitleme işlemine uzamsal-zamansal kip kilitleme adı verilir. Dr. Wrightın uzay-zaman kipi kilitleme gözlemi fizik camiasındaki birçok araştırmacıyı şaşırttı çünkü bu fenomenle ilgili önceki teorilerin çoğunun çok basit olduğunu gösteriyor. Yukarı. Araştırması esasen lazer fiziğinin çoğu fizikçinin beklediğinden çok daha "yaratıcı" olabileceğini ortaya çıkardı.

Bu yeni araştırmada, lazerlerin karmaşık optimizasyon problemlerine çözüm bulmadaki uyarlanabilirliğini ve lazerlerin bu sorunu nasıl çözdüğünü anlamanın daha genel bir yolu olup olmadığını anlamak istiyorum. Başka bir deyişle, hala enerji kullanımını maksimize ediyor mu yoksa daha fazla şey mi oluyor?

Araştırma, daha önce çalışılmış uzay-zamansal mod kilitleme fenomeninin lazer modunda "Darwinci" seçime nasıl yol açtığını daha iyi anlamaya yardımcı olan "çeker ayrıştırıcı" adı verilen yeni bir teorik yöntem önermektedir. Araştırmacılar, ayrıntılı ölçümler toplayarak teorilerini doğruladıktan sonra, uzay-zamansal mod kilitlemesiyle elde edilen oldukça karmaşık ışık modellerinin genellikle modun seçim basıncı ve enerjinin verimli kullanımı talebi ile koordine edilebileceğini gösterdiler.

Kısacası, araştırma lazerin titiz bir matematiksel tanımını gerçekleştirdi ve bunu lazerin çözmeye çalıştığı bir optimizasyon problemi olarak gördü.Genel olarak, bu matematiksel açıklama gülünç derecede karmaşıktır, ancak aşırı durumlarda araştırmacılar Optimizasyon problemi, tek bir değişkenin optimizasyonuna indirgenir.

En azından bu durumlarda, lazerin enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için mücadele ettiği kanıtlanabilir. Bu çalışmada önerilen teori, uzay-zamansal mod kilitlemede gözlemlenen farklı 3-D darbe türlerinin her biri için bir model sağlar ve bu da bunların oluşumuna ve stabilitesine yol açan kavite içi etkilerin belirlenmesine yardımcı olabilir.

Genel olarak, araştırmanın bulguları önceki kalıp kilitleme anlayışıyla tutarlıdır, ancak bu fenomen başlangıçta düşünüldüğünden daha yaratıcı ve karmaşık olabilir. Araştırmacılar ayrıca, kalıp kilitleme ile ilgili önceki sezgilerin, özellikle bir problem çok karmaşık olduğunda her zaman doğru olmadığını gösteriyor.

Çok modlu lazerler, çok karmaşık bir ortamda (geleneksel bilgisayarlar tarafından simüle edilebilen aralığın çok ötesinde) kendi kendine organizasyon ve Darwinci rekabeti inceleyebilen bir deneyci olabilir, ancak bu yine de kontrol edilebilir (örneğin, doğal dünya ile Hayvanların çoğu farklıdır). Bu nedenle, fizikçilerin doğal karmaşık sistemlerin kendilerini nasıl organize ettiklerini anlamaları için iyi bir yer olabilirler.

Bu teorik yaklaşımı kullanarak, araştırmacılar, hepsi tek bir boyutta benzer hiçbir şeye sahip olmayan birkaç farklı 3-D uzay-zaman örüntü kilitleme türünü tanımlayabildiler. Bu nedenle, araştırma sonuçları, araştırma ve teknoloji geliştirme için önemli etkileri olabilecek daha karmaşık tutarlı ışık biçimlerini keşfetmeye yardımcı olabilir.

Lazerler, ölçüm ve deney sınırlarını ilerletmede son derece önemli bir rol oynamıştır: Fizik ve kimya alanlarında, çoğu Nobel Ödülü, belirli lazer yetenekleriyle kolaylaştırılan bir ölçüm veya deney tekniğine güvenir. Bu nedenle, çok spesifik olamasak da, yeni lazer yeteneklerinin nihayetinde bilimsel (ve endüstriyel) uygulamalara getirebileceği faydalar konusunda heyecanlıyız.

Lazer teknolojisinin karmaşık alanlarda nasıl çalıştığını açıklayan bu yeni yöntem ve gözlemler, farklı yetenek ve özelliklere sahip yeni lazer türlerinin geliştirilmesinin önünü açabilir. Teori ayrıca karmaşık fiziğin doğal optimizasyona nasıl eşdeğer olduğuna dair mevcut anlayışı geliştirebilir ve yeni optimizasyon ve yapay zeka algoritması tasarımı için rehberlik sağlayabilir.

Fizik ve Bilişim Laboratuvarındaki NTT Araştırma Merkezinde, araştırmacılar şimdi doğal fiziksel sistemlerin hesaplamaları nasıl gerçekleştirdiğini ve bu hesaplamaları nasıl kullandığımızı anlamak için çalışıyorlar. Bu hedef aralığında, çok modlu lazerlerin karmaşık optimizasyon problemlerini çözme yeteneği onu ana deneysel sistem haline getirmiştir.Araştırmalar, karmaşık kombinasyon problemlerini simüle etmek ve çözmek için bu yeteneği kullanarak, ilgili optik makinelerin tasarımı üzerinde aktif olarak çalışmaktadır. Mevcut odaklanmanın önemli bir adımı, kuantum etkilerinin doğal hesaplama üzerindeki olası rolünü anlamaya çalışmaktır.