Ученые предложили инновационную теоретическую модель, основанную на двух квантовых ямах, которая может быть использована для создания устройств, способных формировать сверхкороткие оптические импульсы. Эти импульсы потенциально могут быть использованы для передачи информации с высокой скоростью. В предложенной модели импульсы генерируются электронами, которые перемещаются внутри квантовых ям и отражаются от их стенок, подобно упругим мячикам.
Группа ученых из Санкт-Петербургского государственного университета и Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе предложила новый подход к созданию сверхкоротких оптических импульсов. В их теоретической модели система состоит из двух вложенных квантовых ям - внешней и внутренней. Квантовые ямы создаются в полупроводниковых наноматериалах, размеры которых миллионы раз меньше миллиметра.
В предложенной модели одна квантовая яма окружает другую. В реальности это будет выглядеть как небольшое углубление в дне большой ямы. Электрон, находящийся внутри внутренней «наноямы», не может покинуть ее без внешней энергии, аналогично тому, как мячик, упавший в яму, не может самостоятельно выбраться из нее без помощи.
Когда на такую систему подается внешний импульс постоянного электрического поля, он возбуждает электрон, находящийся во внутренней квантовой яме, и выталкивает его во внешнюю яму. Однако энергии электрону не хватает для покидания внешней ямы. Вместо этого электрон начинает перемещаться по внешней квантовой яме, периодически сталкиваясь с ее границами и отражаясь от них.
При каждом столкновении электрон замедляется и испускает световой импульс. Энергетические потери компенсируются внешним полем. В результате движение электрона сопровождается частыми и короткими вспышками света. Пока действует электрическое поле, электрон будет продолжать перемещаться по внешней квантовой яме, излучая световые импульсы.