Високоефективний надшвидкий лазер розміром з кінчик пальця

Висока продуктивністьнадшвидкий лазеррозміром з кінчик пальця

Відповідно до нової статті на обкладинці, опублікованої в журналі Science, дослідники з Міського університету Нью-Йорка продемонстрували новий спосіб створення високопродуктивнихнадшвидкісні лазериз нанофотоніки. Цей мініатюрний режим із заблокованимлазервипромінює серію ультракоротких когерентних імпульсів світла з фемтосекундними інтервалами (трильйонні частки секунди).

Надшвидкий режим з блокуваннямлазериможе допомогти розкрити таємниці найшвидших часових масштабів природи, таких як утворення або розрив молекулярних зв’язків під час хімічних реакцій або поширення світла в турбулентному середовищі. Висока швидкість, пікова інтенсивність імпульсу та широке охоплення спектру лазерів із синхронізованим режимом також дозволяють використовувати багато фотонних технологій, включаючи оптичні атомні годинники, біологічні зображення та комп’ютери, які використовують світло для обчислення та обробки даних.

Але найдосконаліші лазери з блокуванням режиму все ще є надзвичайно дорогими, енергоємними настільними системами, які обмежуються лабораторним використанням. Мета нового дослідження — перетворити це на систему розміром з мікросхему, яку можна масово виробляти та розгортати в польових умовах. Дослідники використовували нову платформу тонкоплівкового ніобату літію (TFLN), щоб ефективно формувати та точно контролювати лазерні імпульси, застосовуючи до нього зовнішні радіочастотні електричні сигнали. Команда поєднала високе лазерне підсилення напівпровідників класу III-V з ефективними можливостями формування імпульсу нанорозмірних фотонних хвилеводів TFLN, щоб розробити лазер із високою вихідною піковою потужністю 0,5 Вт.

На додаток до свого компактного розміру, який дорівнює розміру кінчика пальця, нещодавно продемонстрований лазер із синхронізованим режимом також демонструє ряд властивостей, яких традиційні лазери не можуть досягти, наприклад здатність точно налаштовувати частоту повторення вихідного імпульсу протягом широкий діапазон 200 мегагерц, просто регулюючи струм накачування. Команда сподівається створити гребінчасте джерело зі стабільною частотою в масштабі чіпа за допомогою потужної реконфігурації лазера, яка є критичною для точного зондування. Практичні застосування включають використання мобільних телефонів для діагностики очних захворювань або для аналізу E. coli та небезпечних вірусів у харчових продуктах і навколишньому середовищі, а також для забезпечення навігації, коли GPS пошкоджений або недоступний.