Een krachtige, ultrasnelle laser ter grootte van een vingertop.

Een hoge prestatieultrasnelle laserzo groot als een vingertop

Volgens een nieuw coverartikel in het tijdschrift Science hebben onderzoekers van de City University of New York een nieuwe manier ontwikkeld om hoogwaardige producten te creëren.ultrasnelle lasersover nanofotonica. Deze geminiaturiseerde, modusvergrendeldelaserzendt een reeks ultrakorte coherente lichtpulsen uit met tussenpozen van femtoseconden (biljoensten van een seconde).

Ultrasnelle modus vergrendeldlasersModelocked lasers kunnen helpen de geheimen van de snelste tijdschalen in de natuur te ontrafelen, zoals de vorming of breuk van moleculaire bindingen tijdens chemische reacties, of de voortplanting van licht in turbulente media. De hoge snelheid, piekpulsintensiteit en brede spectrumdekking van modelocked lasers maken ook veel fotontechnologieën mogelijk, waaronder optische atoomklokken, biologische beeldvorming en computers die licht gebruiken om gegevens te berekenen en te verwerken.

De meest geavanceerde mode-locked lasers zijn echter nog steeds extreem dure, energieverslindende desktopsystemen die beperkt zijn tot laboratoriumgebruik. Het doel van het nieuwe onderzoek is om dit om te zetten in een chip-formaat systeem dat massaal geproduceerd en in het veld ingezet kan worden. De onderzoekers gebruikten een opkomend materiaalplatform van dunne lithiumniobaat (TFLN) om laserpulsen effectief vorm te geven en nauwkeurig te controleren door er externe radiofrequente elektrische signalen op toe te passen. Het team combineerde de hoge laserversterking van klasse III-V halfgeleiders met de efficiënte pulsvormingsmogelijkheden van TFLN nanoscopische fotonische golfgeleiders om een ​​laser te ontwikkelen die een hoog piekvermogen van 0,5 watt levert.

Naast het compacte formaat, zo groot als een vingertop, beschikt de onlangs gedemonstreerde mode-locked laser ook over een aantal eigenschappen die traditionele lasers niet kunnen evenaren. Zo kan de herhalingsfrequentie van de uitgangspuls bijvoorbeeld nauwkeurig worden afgesteld over een breed bereik van 200 megahertz door simpelweg de pompstroom aan te passen. Het team hoopt een frequentiestabiele kambron op chipniveau te realiseren door de krachtige herconfiguratie van de laser, wat cruciaal is voor precisiemetingen. Praktische toepassingen zijn onder andere het gebruik van mobiele telefoons voor de diagnose van oogziekten, de analyse van E. coli en gevaarlijke virussen in voedsel en het milieu, en navigatie wanneer GPS defect of niet beschikbaar is.