Isang high-performance ultrafast laser na kasinlaki ng dulo ng daliri

Mataas na pagganapnapakabilis na laserang laki ng dulo ng daliri

Ayon sa isang bagong artikulo sa pabalat na inilathala sa journal na Science, ipinakita ng mga mananaliksik sa City University of New York ang isang bagong paraan upang lumikha ng mataas na pagganapmga ultrafast na lasersa nanophotonics. Ang miniaturized mode-locked na itolasernaglalabas ng isang serye ng mga ultra-maikling magkakaugnay na pulso ng liwanag sa mga pagitan ng femtosecond (trilyon-trilyon ng isang segundo).

Naka-lock ang ultrafast modemga lasermakakatulong na matuklasan ang mga sikreto ng pinakamabilis na saklaw ng panahon ng kalikasan, tulad ng pagbuo o pagsira ng mga molekular na bono sa panahon ng mga reaksiyong kemikal, o ang paglaganap ng liwanag sa magulong media. Ang mataas na bilis, pinakamataas na intensidad ng pulso, at malawak na saklaw ng spectrum ng mga mode-locked laser ay nagbibigay-daan din sa maraming teknolohiya ng photon, kabilang ang mga optical atomic clocks, biological imaging, at mga computer na gumagamit ng liwanag upang kalkulahin at iproseso ang data.

Ngunit ang mga pinaka-advanced na mode-locked laser ay napakamahal pa rin, mga desktop system na nangangailangan ng kuryente na limitado sa paggamit sa laboratoryo. Ang layunin ng bagong pananaliksik ay gawing isang sistemang kasinglaki ng chip na maaaring gawing maramihan at i-deploy sa larangan. Gumamit ang mga mananaliksik ng isang thin-film lithium niobate (TFLN) na umuusbong na materyal na plataporma upang epektibong hubugin at tumpak na kontrolin ang mga pulso ng laser sa pamamagitan ng paglalapat ng mga panlabas na signal ng kuryente sa radio frequency dito. Pinagsama ng pangkat ang mataas na laser gain ng mga class III-V semiconductor sa mahusay na kakayahan sa paghubog ng pulso ng mga TFLN nanoscale photonic waveguides upang bumuo ng isang laser na naglalabas ng mataas na output peak power na 0.5 watts.

Bukod sa siksik nitong laki, na kasinlaki ng dulo ng daliri, ang bagong ipinakitang mode-locked laser ay nagpapakita rin ng ilang katangian na hindi kayang makamit ng mga tradisyunal na laser, tulad ng kakayahang tumpak na i-tune ang repetition rate ng output pulse sa malawak na hanay na 200 megahertz sa pamamagitan lamang ng pagsasaayos ng pump current. Umaasa ang pangkat na makamit ang isang chip-scale, frequency-stable comb source sa pamamagitan ng malakas na reconfiguration ng laser, na mahalaga para sa precision sensing. Kabilang sa mga praktikal na aplikasyon ang paggamit ng mga mobile phone upang mag-diagnose ng mga sakit sa mata, o upang suriin ang E. coli at mga mapanganib na virus sa pagkain at kapaligiran, at upang paganahin ang nabigasyon kapag ang GPS ay nasira o hindi magagamit.