Vysoce výkonný ultrarychlý laser o velikosti konečku prstu

Vysoký výkonultrarychlý laservelikosti špičky prstu

Podle nového článku publikovaného v časopise Science vědci z City University of New York prokázali nový způsob, jak vytvořit vysoce výkonné...ultrarychlé laseryna nanofotonice. Tento miniaturizovaný módově vázanýlaservyzařuje sérii ultrakrátkých koherentních světelných pulzů ve femtosekundových intervalech (biliontinách sekundy).

Ultrarychlý režim s uzamčenímlaserymůže pomoci odhalit tajemství nejrychlejších časových jevů v přírodě, jako je tvorba nebo rozbíjení molekulárních vazeb během chemických reakcí nebo šíření světla v turbulentním prostředí. Vysoká rychlost, špičková intenzita pulzů a široké spektrum laserů s synchronizací módů také umožňují mnoho fotonových technologií, včetně optických atomových hodin, biologického zobrazování a počítačů, které využívají světlo k výpočtu a zpracování dat.

Nejpokročilejší lasery s synchronizací módů jsou však stále extrémně drahé a energeticky náročné stolní systémy, které jsou omezeny na laboratorní použití. Cílem nového výzkumu je přeměnit tento systém na systém o velikosti čipu, který lze hromadně vyrábět a nasadit v terénu. Vědci použili platformu z tenkovrstvého lithium-niobátu (TFLN) jako nový materiál k efektivnímu tvarování a přesnému řízení laserových pulzů aplikací externích vysokofrekvenčních elektrických signálů. Tým zkombinoval vysoký laserový zisk polovodičů třídy III-V s efektivními schopnostmi tvarování pulzů nanoměřítkových fotonických vlnovodů TFLN a vyvinul laser s vysokým výstupním špičkovým výkonem 0,5 wattu.

Kromě kompaktních rozměrů, které odpovídají velikosti konečku prstu, vykazuje nově demonstrovaný laser s synchronizací módů také řadu vlastností, kterých tradiční lasery nedosáhnou, jako je například schopnost přesně vyladit opakovací frekvenci výstupního impulsu v širokém rozsahu 200 megahertzů pouhým nastavením čerpacího proudu. Tým doufá, že pomocí výkonné rekonfigurace laseru dosáhne hřebenového zdroje v měřítku čipu se stabilní frekvenci, což je zásadní pro přesné snímání. Mezi praktické aplikace patří použití mobilních telefonů k diagnostice očních onemocnění, k analýze E. coli a nebezpečných virů v potravinách a životním prostředí a k umožnění navigace, když je GPS poškozený nebo nedostupný.