A hagyományos lézerek működése
Tipikus esetben a hagyományos lézert tükörrel bélelt rezonátorba építik, amelynek egyik vége csak részben tükröz. A gerjesztett közeget – lehet ez gáz, félvezető vagy más – pumpált energiával gerjesztik, ami egyre több fényrészecskét, vagyis fotont hoz létre. Csak azok a lézermódusok erősödnek fel, amelyek megfelelnek a rezonátor előírt feltételeinek, a többi fény viszont elnyelődik a falakban. Ezért a hagyományos lézerek kimenete keskeny hullámhossztartományban mozog, és a fotonok szorosan, párhuzamos sugárban haladnak – nem szóródnak minden irányba, mint mondjuk egy izzó esetében.
Hogyan működik egy véletlen lézer?
A véletlen lézerekben nincsenek tükrök. Itt maga a közeg, például szemcsés kristályok vagy nanorészecskék szóróanyaga biztosítja, hogy a fotonok rendezetlenül ide-oda pattogjanak. Ha a közeg elnyelési veszteségei mellett a nyereség elég nagy, a fotonok lézermódusokká gerjedhetnek, akár véletlenszerűen is. Az ilyen összetett szórás miatt az eredmény lehet széles hullámhossztartományú, ha a közeg például festék vagy por, de előállíthatók keskeny, jól definiált lézervonalak is – ez utóbbi persze sokkal összetettebb tervezési feladat.
Előnye, hogy a véletlen lézerek nagyon egyszerűen összeállíthatók, sőt a szerkezeti hibák sem feltétlenül végzetesek. Hátránya viszont, hogy a kibocsátott fény minősége és jellege többnyire nehezen jósolható meg. Ennek ellenére egyre több területen használják őket, például pontos azonosításra alkalmas fényforrásként vagy specklementes megvilágításban.
Biológiai szórás és lézerélőlények
Különösen izgalmas, hogy biológiai szövetek is biztosíthatják a fényszórást. Kutatók eredményesen használtak már sejteket lézerfény kibocsátására, akár jelölésként, akár a funkcionális változások nyomon követésére. Ez azt is jelenti, hogy a jövőben biológiai anyagokból készült véletlen lézerek változtathatják meg az orvosbiológiai és kutatási eszközparkot.
ASE vagy valódi véletlen lézer?
Első pillantásra úgy tűnhet, a véletlen lézerek nem mások, mint erősített spontán emisszió (ASE). A lényegi különbség: míg ASE esetén a fényerő lassan, egyenletesen nő a pumpaenergiával, a valódi véletlen lézer hirtelen, küszöbérték elérésekor ugrik meg, karakteres lézermódusokkal. Ez különíti el igazán a véletlen lézert minden más fényforrástól.
