Un laser ultrarapid de înaltă performanță, de dimensiunea unui vârf de deget

O performanță ridicatălaser ultrarapidde mărimea unui vârf de deget

Conform unui nou articol de copertă publicat în revista Science, cercetătorii de la City University of New York au demonstrat o nouă metodă de a crea echipamente de înaltă performanță.lasere ultrarapidepe nanofotonică. Acest mod miniaturizat blocatlaseremite o serie de impulsuri coerente ultrascurte de lumină la intervale de femtosecunde (trilionimi de secundă).

Mod ultrarapid blocatlaserepoate ajuta la dezlegarea secretelor celor mai rapide intervale de timp ale naturii, cum ar fi formarea sau ruperea legăturilor moleculare în timpul reacțiilor chimice sau propagarea luminii în medii turbulente. Viteza mare, intensitatea maximă a impulsurilor și acoperirea spectrală largă a laserelor cu mod blocat permit, de asemenea, numeroase tehnologii fotonice, inclusiv ceasuri atomice optice, imagistică biologică și computere care utilizează lumina pentru a calcula și procesa date.

Însă cele mai avansate lasere cu mod blocat sunt încă sisteme desktop extrem de scumpe și consumatoare de energie, limitate la utilizarea în laborator. Scopul noii cercetări este de a transforma acesta într-un sistem de dimensiunea unui cip, care poate fi produs în masă și implementat pe teren. Cercetătorii au folosit o platformă emergentă de materiale de niobat de litiu cu peliculă subțire (TFLN) pentru a modela eficient și a controla cu precizie impulsurile laser prin aplicarea de semnale electrice de radiofrecvență externe. Echipa a combinat câștigul laser ridicat al semiconductorilor de clasa III-V cu capacitățile eficiente de modelare a impulsurilor ale ghidurilor de undă fotonice la nanoscală TFLN pentru a dezvolta un laser care emite o putere de vârf de ieșire ridicată de 0,5 wați.

Pe lângă dimensiunile sale compacte, de mărimea unui deget, noul laser cu mod blocat prezintă și o serie de proprietăți pe care laserele tradiționale nu le pot atinge, cum ar fi capacitatea de a regla cu precizie rata de repetiție a impulsului de ieșire pe o gamă largă de 200 de megaherți, doar prin ajustarea curentului de pompă. Echipa speră să obțină o sursă de pieptene la scară de cip, cu frecvență stabilă, prin reconfigurarea puternică a laserului, esențială pentru detectarea de precizie. Aplicațiile practice includ utilizarea telefoanelor mobile pentru diagnosticarea bolilor oculare sau pentru analizarea E. coli și a virusurilor periculoase din alimente și mediu, precum și pentru a permite navigarea atunci când GPS-ul este deteriorat sau indisponibil.