Ένα εξαιρετικά γρήγορο λέιζερ υψηλής απόδοσης στο μέγεθος ενός δακτύλου

Υψηλή απόδοσηυπερταχύ λέιζερτο μέγεθος ενός δακτύλου

Σύμφωνα με ένα νέο άρθρο εξωφύλλου που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο City της Νέας Υόρκης επέδειξαν έναν νέο τρόπο δημιουργίας υψηλών επιδόσεωνυπεργρήγορα λέιζερστα νανοφωτονικά. Αυτή η μικρογραφία λειτουργίας κλειδώθηκελέιζερεκπέμπει μια σειρά από εξαιρετικά σύντομους συνεκτικούς παλμούς φωτός σε διαστήματα femtosecond (τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου).

Υπερταχεία λειτουργία κλειδωμένηλέιζερμπορεί να βοηθήσει να ξεκλειδωθούν τα μυστικά των ταχύτερων χρονοδιαγραμμάτων της φύσης, όπως ο σχηματισμός ή το σπάσιμο των μοριακών δεσμών κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων ή η διάδοση του φωτός σε τυρβώδη μέσα. Η υψηλή ταχύτητα, η κορυφαία ένταση παλμού και η κάλυψη ευρέος 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.

Αλλά τα πιο προηγμένα λέιζερ κλειδώματος λειτουργίας εξακολουθούν να είναι εξαιρετικά ακριβά, απαιτητικά συστήματα επιτραπέζιου υπολογιστή που περιορίζονται σε εργαστηριακή χρήση. Ο 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 αποτελεσματικά και να ελέγξουν με ακρίβεια τους παλμούς λέιζερ εφαρμόζοντας εξωτερικά ηλεκτρικά σήματα ραδιοσυχνοτήτων σε αυτό. Η ομάδα συνδύασε το υψηλό κέρδος λέιζερ των ημιαγωγών κατηγορίας III-V με τις αποτελεσματικές δυνατότητες διαμόρφωσης παλμού των φωτονικών κυματοδηγών νανοκλίμακας TFLN για να αναπτύξει ένα λέιζερ που εκπέμπει υψηλή μέγιστη ισχύ εξόδου 0,5 watt.

Εκτός από το συμπαγές του μέγεθος, το οποίο είναι το μέγεθος ενός δακτύλου, το πρόσφατα αποδεδειγμένο λέιζερ κλειδωμένου τρόπου λειτουργίας παρουσιάζει επίσης μια σειρά από ιδιότητες που τα παραδοσιακά λέιζερ δεν μπορούν να επιτύχουν, όπως η ικανότητα να συντονίζουν με ακρίβεια τον ρυθμό επανάληψης του παλμού εξόδου σε μεγάλο εύρος 200 megahertz μόνο ρυθμίζοντας το ρεύμα της αντλίας. Η ομάδα ελπίζει να επιτύχει μια πηγή χτένας σε κλίμακα τσιπ, σταθερή στη συχνότητα 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 ασθενειών ή για την ανάλυση E. coli και επικίνδυνων ιών στα τρόφιμα και το περιβάλλον, καθώς και για την ενεργοποίηση της πλοήγησης όταν το GPS είναι κατεστραμμένο ή δεν είναι διαθέσιμο.