Een hoogwaardige, ultrasnelle laser ter grootte van een vingertop

Een hoge prestatieultrasnelle laserzo groot als een vingertop

Volgens een nieuw omslagartikel gepubliceerd in het tijdschrift Science hebben onderzoekers van de City University van New York een nieuwe manier gedemonstreerd om hoogwaardigeultrasnelle lasersover nanofotonica.Deze geminiaturiseerde modus is vergrendeldlaserzendt een reeks ultrakorte coherente lichtpulsen uit met intervallen van femtoseconden (biljoenste van een seconde).

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

Maar de meest geavanceerde mode-locked lasers zijn nog steeds extreem dure, energievragende desktopsystemen die beperkt zijn tot laboratoriumgebruik.Het doel van het nieuwe onderzoek is om dit om te zetten in een systeem ter grootte van een chip dat in massa kan worden geproduceerd en in het veld kan worden ingezet.De onderzoekers gebruikten een dunne-film lithiumniobaat (TFLN) platform voor opkomend materiaal om laserpulsen effectief te vormen en nauwkeurig te controleren door er externe radiofrequentie-elektrische signalen op toe te passen.Het team combineerde de hoge laserversterking van klasse III-V-halfgeleiders met de efficiënte pulsvormingsmogelijkheden van TFLN fotonische golfgeleiders op nanoschaal om een ​​laser te ontwikkelen die een hoog uitgangspiekvermogen van 0,5 watt uitzendt.

Naast het compacte formaat, dat zo groot is als een vingertop, vertoont de nieuw gedemonstreerde mode-locked laser ook een aantal eigenschappen die traditionele lasers niet kunnen bereiken, zoals de mogelijkheid om de herhalingssnelheid van de uitgangspuls nauwkeurig af te stemmen over een bepaalde tijd. breed bereik van 200 megahertz, gewoon door de pompstroom aan te passen.Het team hoopt een frequentiestabiele kambron op chipschaal te realiseren door de krachtige herconfiguratie van de laser, die van cruciaal belang is voor nauwkeurige detectie.Praktische toepassingen zijn onder meer het gebruik van mobiele telefoons om oogziekten te diagnosticeren, of om E. coli en gevaarlijke virussen in voedsel en het milieu te analyseren, en om navigatie mogelijk te maken wanneer GPS beschadigd of niet beschikbaar is.