En høyytelses ultrarask laser på størrelse med en fingertupp

En høy ytelseultrarask laserpå størrelse med en fingertupp

I følge en ny forsideartikkel publisert i tidsskriftet Science, har forskere ved City University of New York demonstrert en ny måte å skape høy ytelseultraraske laserepå nanofotonikk. Denne miniatyriserte moduslåstlasersender ut en serie med ultrakorte sammenhengende lyspulser med femtosekunders intervaller (billiondeler av et sekund).

Ultrarask moduslåstlaserekan bidra til å låse opp hemmelighetene til naturens raskeste tidsskalaer, for eksempel dannelse eller brudd av molekylære bindinger under kjemiske reaksjoner, eller forplantning av lys i turbulente medier. Den høye hastigheten, topppulsintensiteten og bredspektredekningen 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, kraftkrevende skrivebordssystemer som er begrenset til laboratoriebruk. Målet med den nye forskningen er å gjøre dette om til et system på størrelse med brikke som kan masseproduseres og distribueres i felt. Forskerne brukte en tynnfilm litiumniobat (TFLN) fremvoksende materialplattform for å effektivt forme og nøyaktig kontrollere laserpulser ved å bruke eksterne radiofrekvente elektriske signaler til den. Teamet kombinerte den høye laserforsterkningen til klasse III-V-halvledere med de effektive pulsformingsegenskapene til TFLN-fotoniske bølgeledere i nanoskala for å utvikle en laser som sender ut en høy utgangseffekt 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 muligheten til å nøyaktig justere repetisjonsfrekvensen til utgangspulsen over en bredt område på 200 megahertz bare ved å justere pumpestrømmen. Teamet håper å oppnå en brikkeskala, frekvensstabil kamkilde gjennom laserens kraftige rekonfigurering, som er avgjørende for presisjonsføling. 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 navigering når GPS er skadet eller utilgjengelig.