Случайные лазеры — это крошечные структуры, беспорядочно излучающие свет в разных направлениях. Ученые из Венского технологического университета придумали способ точно управлять этими экзотическими источниками света.

Случайный лазер получает энергию накачки от пучка света, падающего сверху. Хаотическое лазерное излучение испускается во всех радиальных направлениях случайно расположенными областями (желтые точки).     
Пучок накачки пропускается через маску, поэтому разные участки лазера теперь получают разное количество энергии. Такая селективная накачка заставляет лазер излучать только в нужном направлении.     

Активная среда традиционного лазера расположена между двумя зеркалами оптического резонатора, одно из которых полупрозрачно. Свет, усиленный атомами активной среды, выходит из лазера в виде пучка со стороны полупрозрачного зеркала. Случайный лазер работает без зеркал. Его активная среда — зернистый материал, в котором свет рассеивается случайным образом и усиливается вдоль сложных траекторий. Места, в которых свет покидает такой лазер, зависят от случайной внутренней структуры материала.

Энергия в случайный лазер, как и в традиционный, поступает от внешнего источника света оптической накачки. Обычный, некогерентный свет накачки, попадающий извне, преобразуется в лазере в когерентное лазерное излучение, испускаемое в радиальных направлениях.

Идея ученых состояла в том, чтобы сформировать неоднородный пучок света накачки так, чтобы он попадал только на те области случайного лазера, которые совместно формируют лазерное излучение в заданном направлении.

Подбор маски, формирующей нужный пучок накачки, ученые проводили с помощью компьютерного моделирования. Начав со случайной маски, ученые рассчитывали результирующее лазерное излучение. Затем рисунок маски слегка меняли и по шагам продвигались к тому, чтобы лазер излучал свет только в заданном направлении. Так как все случайные лазеры уникальны, оптимизационный процесс подбора масок должен проводиться индивидуально для каждого лазера.

Пока возможность управлять случайным лазером существует только в теории. Теперь австрийские ученые совместно с группой исследователей из Парижа, проводящей лабораторные исследования случайных лазеров, планируют проверить свою методику экспериментально. Положительный результат экспериментов, если он будет получен, станет значительным шагом к практическому применению этих экзотических источников света.

По сообщению Technische Universität Wien