Na czym polega innowacyjność tych badań stara się wyjaśnić prof. Czyszanowski z Wydziału Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej PŁ:
Odkryte zjawisko jest wynikiem zniesienia degeneracji stanów optycznych w układach niesymetrycznych, co umożliwia efektywniejszą emisję wymuszoną. Można je sobie wyobrażać poprzez odległe i nieścisłe, acz obrazowe porównanie do sita, przez które przelatuje piasek. Piasek w sicie to elektrony zgromadzone w pobliżu obszaru laserującego. Piasek przelatujący przez otwory sita to elektrony wpadające do obszaru laserującego, które zamieniają swoją energię w fotony, a te przyłączają się do innych fotonów tworzących wiązkę laserową. Jeśli w sicie znajdzie się większa gęstość otworów, wówczas piasek szybciej będzie przelatywał przez sito.
Zaburzenie cylindrycznej symetrii lasera powoduje analogiczny efekt do zwiększenia gęstości otworów w sicie. Elektrony nagromadzone w pobliżu obszaru laserującego zyskują większe prawdopodobieństwo, aby trafić do obszaru laserującego i zamienić swoją energię w foton w procesie emisji wymuszonej, co powoduje zwiększenie ilości fotonów w wiązce laserowej.
Zainteresowanie półprzewodnikowymi laserami typu VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) eksplodowało w ostatnich latach, w związku z wykorzystaniem ich do celów trójwymiarowego obrazowania przestrzeni w urządzeniach i pojazdach poruszających się autonomicznie lub monitorujących otaczającą nas przestrzeń. Zakres urządzeń wykorzystujących obecnie lasery typu VCSEL jest bardzo szeroki, począwszy od telefonów komórkowych, poprzez roboty, odkurzacze samobieżne, po samochody i drony.
- Atrakcyjność laserów VCSEL wynika z ich cylindrycznej geometrii, która odróżnia je od powszechniej znanych półprzewodnikowych diod laserowych, zwanych także laserami o emisji krawędziowej. Wykorzystanie symetrii cylindrycznej w laserach VCSEL pozwala uzyskać wiązkę laserową o kołowym przekroju i niewielkiej rozbieżności, niemożliwą do uzyskania przez diody laserowe. Symetria cylindryczna wynika również ze specyfiki procesów technologicznych wykorzystywanych w produkcji laserów VCSEL, a także z ludzkiego dążenia do tworzenia struktur uporządkowanych, a zatem symetrycznych. W naszych badaniach skupiliśmy się na zaburzeniu geometrii cylindrycznej, co doprowadziło nas do wniosku, że przynajmniej w przypadku laserów nie wszystko co uporządkowane i symetryczne musi jednocześnie być najefektywniejsze - mówi prof. Czyszanowski, który specjalizuje się w projektowaniu laserów półprzewodnikowych i struktur fotonicznych.
