En høytytende ultrahurtig laser på størrelse med en fingertupp

Høy ytelseultrahurtig laserpå størrelse med en fingertupp

Ifølge en ny forsideartikkel publisert i tidsskriftet Science, har forskere ved City University of New York demonstrert en ny måte å skape høytytendeultrahurtige laserepå nanofotonikk. Denne miniatyriserte moduslåstelasersender ut en serie ultrakorte koherente lyspulser med femtosekundsintervaller (billiondeler av et sekund).

Ultrahurtig modus låstlaserekan bidra til å avsløre hemmelighetene bak naturens raskeste tidsskalaer, som dannelse eller brudd av molekylære bindinger under kjemiske reaksjoner, eller forplantning av lys i turbulente medier. Den høye hastigheten, topppulsintensiteten og bredspektrede dekningen til moduslåste lasere muliggjør også mange fotonteknologier, inkludert optiske atomklokker, biologisk avbildning og datamaskiner som bruker lys til å beregne og behandle data.

Men de mest avanserte moduslåste laserne er fortsatt ekstremt dyre, strømkrevende skrivebordssystemer som er begrenset til bruk i laboratoriet. Målet med den nye forskningen er å gjøre dette om til et system på størrelse med en brikke som kan masseproduseres og distribueres i felten. Forskerne brukte en tynnfilms litiumniobat (TFLN)-plattform for å effektivt forme og presist kontrollere laserpulser ved å påføre eksterne radiofrekvenselektriske signaler på den. Teamet kombinerte den høye laserforsterkningen til klasse III-V halvledere med de effektive pulsformingsegenskapene til TFLN-nanoskala fotoniske bølgeledere for å utvikle en laser som sender ut en høy toppeffekt på 0,5 watt.

I tillegg til den kompakte størrelsen, som er på størrelse med en fingertupp, viser den nylig demonstrerte moduslåste laseren også en rekke egenskaper som tradisjonelle lasere ikke kan oppnå, for eksempel evnen til å presist justere repetisjonsfrekvensen til utgangspulsen over et bredt område på 200 megahertz bare ved å justere pumpestrømmen. Teamet håper å oppnå en frekvensstabil kamkilde i chipskala gjennom laserens kraftige rekonfigurasjon, som er avgjørende for presisjonsregistrering. Praktiske bruksområder 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.