Come un flipper nelle mani di un buon giocatore, un insieme di ostacoli posizionati casualmente può essere sufficiente per intrappolare la luce senza la necessità di una cavità ottica. Aggiungendo l'amplificazione, Senza costi, è possibile ottenere un laser mirrorless, spesso soprannominato "laser casuale".

Utilizzando questo concetto, i ricercatori dell'Università Bar-Ilan in Israele hanno dimostrato la localizzazione indotta da disordini, un fenomeno ondulatorio piuttosto difficile da osservare, ma anche una delle manifestazioni più sorprendenti e sconcertanti dell'interferenza delle onde previste dal premio Nobel P.W. Anderson per gli elettroni e, dopo, generalizzato alle onde luminose. Questo fenomeno è stato recentemente chiarito nella rivista ottica .

"Ci siamo resi conto che un laser casuale ha molti gradi di libertà che non sono disponibili nei laser a cavità convenzionali. Sulla base di questa scoperta, abbiamo dimostrato che l'emissione laser può essere semplicemente controllata modellando il profilo della pompa che fornisce il guadagno all'interno del mezzo di diffusione, "dice il prof. Patrick Sebbah, del Dipartimento di Fisica e Istituto di Nanotecnologie e Materiali Avanzati dell'Università Bar-Ilan, che ha condotto la ricerca. "Questo viene fatto otticamente con totale flessibilità. Contrasta con la sfida tecnica di riallineare una cavità dello specchio in un laser convenzionale, "aggiunge Sebbà, i cui collaboratori di ricerca includevano la Prof.ssa Mélanie Lebental, dalla Francia, e studenti del suo gruppo di ottica mesoscopica al Bar-Ilan.

Perché questo debole fenomeno è amplificato in un "microlaser di plastica", è possibile osservare direttamente la luce laser accumulata in una regione di diffusione ristretta, ogni modalità confinata corrispondente a una diversa emissione di colore/lunghezza d'onda. Tutti questi colori/modalità si legano insieme e le modalità localizzate interagiscono, ognuno cerca di accaparrarsi il proprio guadagno a spese degli altri.

Per osservare singolarmente queste modalità laser localizzate, Sebbah e colleghi hanno proposto un metodo, basato su un articolo del 2014 in Fisica della natura , per districare le modalità di interazione e sopprimere la competizione reciproca per il guadagno. Fare così, viene creata una distribuzione del guadagno non uniforme che seleziona in modo ottimale una modalità ed estingue l'altra.

Sono rimasti sorpresi nello scoprire che una volta soppressa la concorrenza tra le modalità e ottimizzata una modalità laser, sono stati in grado di aumentare l'efficienza energetica del laser, e liberare le "modalità laser disaccoppiate in modo ottimale", vale a dire, le modalità laser con l'emissione più forte al minor costo energetico. "Questa è la magia del confinamento modale per diffusione multipla della luce, "dice Bhupesh Kumar, il postdoc che ha condotto gli esperimenti.

Questi risultati aprono un percorso unico per indagare sulla localizzazione di Anderson, uno dei compiti più impegnativi in ​​ottica, esplorare il ruolo delle non linearità sulla localizzazione e testare sperimentalmente previsioni teoriche. Il metodo qui sviluppato può essere applicato alla progettazione di microlaser casuali altamente efficienti e stabili, dove la natura casuale e non hermitiana di questi laser offre gradi di libertà senza precedenti.