Valon vyörytystä

Julius-Maximilians Universität Würzburgin (JMU) tutkijat ovat selvitelleet TMDC-materiaaleista tehtyjen yksikerroksisten rakenteiden ominaisuuksia.

He stimuloivat laserilla WSe2-yksikerroksista, joka on asennettu kahden peilin väliin. Kerrosta viritettiin säteilyllä siinä määrin, että se alkoi vapauttamaan fotoneja. Peilit heijastivat fotonit takaisin kerrokseen, jossa fotonien edelleen virittämät atomit tuottivat uusia fotoneja.

Tutkijat kutsuivat tätä prosessia vahvaksi kytkennäksi, jonka aikana valohiukkaset tavallaan kloonautuvat.

Näiden "kloonattujen" fotonien ominaisuudet ovat samanlaisia kuin laservalolla. Kuitenkin ne on tuotettu täysin eri menetelmällä. Ihannetapauksessa uusien valohiukkasien generoituminen on itseään ylläpitävä prosessi, tarvitsematta alkuperäisen virityksen jälkeen lisäenergiaa.

Käytännössä näin kuitenkaan tuskin tapahtuu mutta joka tapauksessa kyseessä olisi äärimmäisen energiatehokas yksittäisien fotoniemissioiden ryöppy.

Äskettäin tapahtunut automaattiauton törmäys rekan kanssa johtui Fraunhoferin tutkijoiden mukaan valoperustaisen LiDAR-tekniikan puutteista.

Tavanomaiset LiDARit lähettävät yhtä lasersädettä ja pyörivän peilin avulla kattavat ympäristöään 360 astetta. Peilipohjaiset järjestelmät ovat melko kookkaita ja alttiita mekaanisille virheille, mikä on saanut monet autonvalmistajat luopumaan LiDAR-järjestelmistä.

Fraunhofer IMS on tuottanut ultraherkkiä antureita, jotka voivat vangita auton koko ympäristö yhdellä laser-flashilla ilman peilejä. Ne koostuvat valodiodeista, jotka tunnetaan yhden fotonin vyörydiodeina (single photon avalanche diodes, SPAD).

Toisin kuin tavanomaiset LiDAR-järjestelmät, joka valaisee vain yhden pisteen, Flash LiDAR luo suorakulmaisen mittausalan. Sen etuna on, että anturi ja elektroninen arviointiyksikkö voidaan integroida yhdelle sirulle.

Herkät anturit ovat kiinnostavia myös monen muunkin sovelluksen aloilla, kuten lääketieteessä, analytiikan ja mikroskopian parissa, koska ne toimivat myös vähäisen valon tilanteissa.