Cho đến nay, máy bay không người lái (UAV) vận tải dựa vào LiDARS (Phát hiện và đo ánh sáng) bằng laser, đo xung dội lại từ một bề mặt để đo khoảng cách. Nghiên cứu mới được mô tả là một cách để tăng sức mạnh của bức xạ như vậy.
Các nhà khoa học Nga tại Viện Vật lý - Kỹ thuật Ioffe, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga ở St Petersburg, đã phát minh ra một phương pháp tạo ra bức xạ laser công suất cao cần thiết cho sự phát triển của UAV vận tải.
Các UAV vận tải được tạo ra gần đây chỉ có thể hoạt động khi sử dụng tia laser LiDARS. Trên thực tế, những tia laser này thu thập dữ liệu về một bề mặt bằng cách đo thời gian “dội trở lại” của chùm tia laser phản xạ tới máy thu.
Khó khăn chính trong việc sử dụng LiDARS là để "xem" một vật thể cách xa hàng trăm mét trong bất kỳ thời tiết và điều kiện nào, cần rất nhiều năng lượng để tia laser đủ sáng khi hoạt động ở tốc độ nano giây. Hiện tại, laser sợi quang và laser trạng thái rắn được sử dụng trong LiDARS nhưng do chúng cần thêm giai đoạn "bơm" (để truyền năng lượng từ nguồn bên ngoài sang laser) nên chúng không hiệu quả.
Sergei Slipchenko, nhà nghiên cứu cấp cao tại Phòng thí nghiệm điốt laser bán dẫn của Viện Ioffe cho biết, các nhà khoa học của viện đã cố gắng loại bỏ "một giai đoạn phụ trong chuỗi chuyển đổi năng lượng của nguồn điện thành năng lượng cho bức xạ laser".
Theo ông, họ đã đề xuất một giải pháp thay thế.
"Chúng tôi đã tiến hành tính toán các quá trình tương tác giữa dòng điện và nguồn sáng trong cấu trúc dị thể (chẳng hạn như cấu trúc phát triển trên chất nền, bao gồm các lớp vật liệu khác nhau) và tinh thể laser bán dẫn công suất cao. Dựa trên điều này, các thiết kế mới về cấu trúc dị thể bán dẫn và các thiết kế tinh thể laser đã được tạo ra để thực hiện thử nghiệm tiếp theo" - ông Slipchenko nói thêm.
Các lớp cấu trúc dị thể mới, được tối ưu hóa, bao gồm các thành phần khác nhau, dẫn đến giảm thiểu tổn thất năng lượng. Hơn nữa, các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo ra một công nghệ gọi là epitaxy chọn lọc (một kiểu tăng trưởng tinh thể) cho laser công suất cao, khi các cấu trúc dị thể có thể được phát triển trên một chất nền được chuẩn bị đặc biệt.
Kết quả của nghiên cứu mang tính đột phá là hiệu suất của laser bán dẫn công suất cao đã vượt quá 70%, gấp đôi hiệu suất của laser sợi quang và trạng thái rắn. Nhóm các nhà nghiên cứu cũng đã thu được các xung laser có thời lượng 100 nano giây và với công suất cực đại hơn 1 kilowatt từ một bề mặt có kích thước bằng centimet vuông.
Giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu, được thực hiện với sự hỗ trợ tài chính của Quỹ Khoa học Nga, sẽ là tăng độ sáng quang phổ của tia laser.
