Ένα εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ υψηλής απόδοσης στο μέγεθος μιας άκρης δακτύλου

Υψηλή απόδοσηεξαιρετικά γρήγορο λέιζερτο μέγεθος μιας άκρης δακτύλου

Σύμφωνα με ένα νέο άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Πόλης της Νέας Υόρκης έχουν επιδείξει έναν νέο τρόπο δημιουργίας υψηλής απόδοσης.εξαιρετικά γρήγορα λέιζερστη νανοφωτονική. Αυτή η μικροσκοπική λειτουργία κλειδώματοςλέιζερεκπέμπει μια σειρά από εξαιρετικά σύντομους συνεκτικούς παλμούς φωτός σε διαστήματα femtosecond (τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου).

Κλειδωμένη λειτουργία εξαιρετικά γρήγορης ταχύτηταςλέιζερμπορούν να βοηθήσουν στην αποκάλυψη των μυστικών των ταχύτερων χρονικών κλιμάκων της φύσης, όπως ο σχηματισμός ή η διάσπαση μοριακών δεσμών κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων ή η διάδοση του φωτός σε στροβιλώδη μέσα. Η υψηλή ταχύτητα, η μέγιστη ένταση παλμού και η ευρεία κάλυψη φάσματος των λέιζερ με κλειδωμένη λειτουργία επιτρέπουν επίσης πολλές τεχνολογίες φωτονίων, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών ατομικών ρολογιών, της βιολογικής απεικόνισης και των υπολογιστών που χρησιμοποιούν φως για τον υπολογισμό και την επεξεργασία δεδομένων.

Ωστόσο, τα πιο προηγμένα λέιζερ με κλειδωμένη λειτουργία εξακολουθούν να είναι εξαιρετικά ακριβά, απαιτητικά σε ισχύ επιτραπέζια συστήματα που περιορίζονται σε εργαστηριακή χρήση. Στόχος της νέας έρευνας είναι να μετατραπεί αυτό σε ένα σύστημα μεγέθους τσιπ που μπορεί να παραχθεί μαζικά και να αναπτυχθεί στο πεδίο. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια πλατφόρμα αναδυόμενου υλικού λεπτής μεμβράνης νιοβικού λιθίου (TFLN) για να διαμορφώσουν και να ελέγξουν αποτελεσματικά τους παλμούς λέιζερ εφαρμόζοντας εξωτερικά ηλεκτρικά σήματα ραδιοσυχνοτήτων σε αυτήν. Η ομάδα συνδύασε το υψηλό κέρδος λέιζερ των ημιαγωγών κατηγορίας III-V με τις αποτελεσματικές δυνατότητες διαμόρφωσης παλμών των φωτονικών κυματοδηγών νανοκλίμακας TFLN για να αναπτύξει ένα λέιζερ που εκπέμπει υψηλή μέγιστη ισχύ εξόδου 0,5 watt.

Εκτός από το μικρό του μέγεθος, το οποίο έχει το μέγεθος μιας άκρης δακτύλου, το πρόσφατα επιδειχθέν λέιζερ με κλειδωμένη λειτουργία παρουσιάζει επίσης μια σειρά από ιδιότητες που τα παραδοσιακά λέιζερ δεν μπορούν να επιτύχουν, όπως η ικανότητα ακριβούς συντονισμού του ρυθμού επανάληψης του παλμού εξόδου σε ένα ευρύ φάσμα 200 megahertz απλώς ρυθμίζοντας το ρεύμα αντλίας. Η ομάδα ελπίζει να επιτύχει μια πηγή χτένας σε κλίμακα τσιπ, σταθερής συχνότητας μέσω της ισχυρής αναδιαμόρφωσης του λέιζερ, η οποία είναι κρίσιμη για την ανίχνευση ακριβείας. Οι πρακτικές εφαρμογές περιλαμβάνουν τη χρήση κινητών τηλεφώνων για τη διάγνωση οφθαλμικών παθήσεων ή για την ανάλυση E. coli και επικίνδυνων ιών σε τρόφιμα και το περιβάλλον, καθώς και για την ενεργοποίηση της πλοήγησης όταν το GPS είναι κατεστραμμένο ή μη διαθέσιμο.