En høy ytelse ultrafast laser på størrelse med fingertuppen

En høy ytelseUltrafast laserstørrelsen på en fingertupp

I følge en ny omslagsartikkel publisert i tidsskriftet Science, har forskere ved City University of New York vist en ny måte å skape høy ytelseUltrafast laserepå nanofotonikk. Denne miniatyriserte modus-låstlaserAvgir en serie med ultra-kort sammenhengende pulser av lys med femtosekundintervaller (billioner av et sekund).

Ultrafast moduslåstlaserekan bidra til å låse opp hemmelighetene til naturens raskeste tidsskalaer, for eksempel dannelse eller brudd på molekylære bindinger under kjemiske reaksjoner, eller utbredelse av lys i turbulente medier. Den høye hastigheten, topppulsintensiteten og bred spektrumdekning av moduslåste lasere muliggjør også mange fotonteknologier, inkludert optiske atomklokker, biologisk avbildning og datamaskiner som bruker lys for å beregne og behandle data.

Men de mest avanserte moduslåste laserne er fremdeles ekstremt dyre, strømkrevende skrivebordssystemer som er begrenset til laboratoriebruk. Målet med den nye forskningen er å gjøre dette til et brikke-størrelse system som kan masseproduseres og distribueres i feltet. Forskerne brukte en tynnfilm litium niobate (TFLN) fremvoksende materialplattform for å effektivt forme og nøyaktig kontrollere laserpulser ved å bruke eksterne radiofrekvens elektriske signaler på den. Teamet kombinerte den høye lasergevinsten av klasse III-V-halvledere med de effektive pulsformingsfunksjonene til TFLN nanoskala fotoniske bølgeledere for å utvikle en laser som sender ut en høy utgangstoppkraft på 0,5 watt.

I tillegg til den kompakte størrelsen, som er på størrelse med fingertuppen, viser den nylig demonstrerte moduslåste laseren også en rekke egenskaper som tradisjonelle lasere ikke kan oppnå, for eksempel evnen til å stille inn repetisjonshastigheten til utgangspulsen over et bredt spekter på 200 megahertz bare ved å justere pumpens strøm. Teamet håper å oppnå en chip-skala, frekvensstabil kamkilde gjennom laserens kraftige rekonfigurasjon, som er avgjørende for presisjonssensing. Praktiske applikasjoner inkluderer bruk av mobiltelefoner for å diagnostisere øyesykdommer, eller for å analysere E. coli og farlige virus i mat og miljø, og for å muliggjøre navigasjon når GPS er skadet eller utilgjengelig.