Wysoka wydajnośćultraszybki laserwielkości czubka palca
Według nowego artykułu opublikowanego na okładce czasopisma „Science” naukowcy z City University of New York zaprezentowali nowy sposób tworzenia wysokowydajnychultraszybkie laseryna nanofotonice. Ta zminiaturyzowana technologia z synchronizacją modówlaseremituje serię ultrakrótkich, spójnych impulsów światła w odstępach femtosekundowych (bilionowych części sekundy).
Ultraszybki tryb blokadylaserymoże pomóc odkryć sekrety najszybszych skal czasowych w naturze, takich jak formowanie lub zrywanie wiązań molekularnych podczas reakcji chemicznych, czy propagacja światła w ośrodkach turbulentnych. Wysoka prędkość, szczytowa intensywność impulsu i szerokie spektrum laserów z synchronizacją modów umożliwiają również rozwój wielu technologii fotonowych, w tym optycznych zegarów atomowych, obrazowania biologicznego oraz komputerów wykorzystujących światło do obliczania i przetwarzania danych.
Jednak najbardziej zaawansowane lasery z synchronizacją modów to wciąż niezwykle drogie, energochłonne systemy stacjonarne, których zastosowanie ogranicza się do zastosowań laboratoryjnych. Celem nowych badań jest przekształcenie ich w system wielkości chipa, który można by produkować masowo i wdrażać w terenie. Naukowcy wykorzystali platformę cienkowarstwowego materiału niobianu litu (TFLN), aby efektywnie kształtować i precyzyjnie kontrolować impulsy laserowe poprzez zastosowanie zewnętrznych sygnałów elektrycznych o częstotliwości radiowej. Zespół połączył wysokie wzmocnienie lasera półprzewodników klasy III-V z efektywnymi możliwościami kształtowania impulsów nanofotonicznych falowodów TFLN, aby opracować laser emitujący wysoką moc szczytową 0,5 wata.
Oprócz kompaktowych rozmiarów, które odpowiadają rozmiarowi opuszki palca, nowo zaprezentowany laser z synchronizacją modów charakteryzuje się również szeregiem właściwości, których tradycyjne lasery nie są w stanie osiągnąć, takich jak możliwość precyzyjnego dostrojenia częstotliwości powtarzania impulsu wyjściowego w szerokim zakresie 200 MHz poprzez regulację prądu pompy. Zespół ma nadzieję na uzyskanie źródła grzebieniowego o skali chipa i stabilności częstotliwościowej dzięki zaawansowanej rekonfiguracji lasera, co jest kluczowe dla precyzyjnego pomiaru. Praktyczne zastosowania obejmują wykorzystanie telefonów komórkowych do diagnozowania chorób oczu, analizy bakterii E. coli i niebezpiecznych wirusów w żywności i środowisku, a także do nawigacji w przypadku awarii lub braku dostępu do GPS.
Czas publikacji: 30 stycznia 2024 r.