| +33 голоса |
|
Лазери є основними інструментами для спостереження, виявлення та вимірювання речей у природному світі, які ми не можемо побачити неозброєним оком. Але здатність виконувати ці завдання часто обмежена необхідністю використання дорогих і великих інструментів.
У нещодавно опублікованій титульній статті в журналі Science дослідник Цюші Го (Qiushi Guo) демонструє новий підхід до створення високопродуктивних надшвидких лазерів на нанофотонних чіпах. Його робота зосереджена на мініатюризації лазерів із синхронізацією мод — унікального лазера, який випромінює серію ультракоротких когерентних світлових імпульсів із фемтосекундними інтервалами, що становить вражаючу квадрильйонну частку секунди.
Надшвидкісні лазери з синхронізованим режимом є незамінними для розкриття таємниць найшвидших часових масштабів у природі, таких як створення або розрив молекулярних зв’язків під час хімічних реакцій або поширення світла в турбулентному середовищі. Високошвидкісна, пікова інтенсивність імпульсу та широкий спектр охоплення лазерів із синхронізованим режимом також уможливили численні оптичні технології, включаючи оптичні атомні годинники, біологічні зображення та комп’ютери, які використовують світло для обчислення та обробки даних.
На жаль, найсучасніші лазери з синхронізованим режимом наразі є дорогими, енергоспоживаючими настільними системами, які обмежені лабораторним використанням.
«Наша мета — зробити революцію в галузі надшвидкої фотоніки, перетворивши великі лабораторні системи на системи розміром з мікросхему, які можна масово виробляти та розгортати в польових умовах, — сказав Го, викладач Ініціативи фотоніки Центру передових наукових досліджень CUNY та професор фізики в Центрі аспірантів CUNY. - Ми хочемо не тільки зменшити розміри, але й переконатися, що ці надшвидкісні лазери розміром із мікросхему забезпечують задовільну продуктивність. Наприклад, нам потрібна достатня пікова інтенсивність імпульсу, бажано понад 1 Вт, щоб створити значущі системи масштабування чіпа».
Однак реалізація ефективного лазера з синхронізованим режимом на мікросхемі не є простим процесом. Дослідження Го використовує нову матеріальну платформу, відому як тонкоплівковий ніобат літію (TFLN). Цей матеріал забезпечує дуже ефективне формування та точне керування лазерними імпульсами шляхом застосування зовнішнього радіочастотного електричного сигналу. У своїх експериментах команда Го унікальним чином поєднала високе лазерне підсилення напівпровідників III-V і ефективну здатність формування імпульсу нанорозмірних фотонних хвилеводів TFLN, щоб продемонструвати лазер, який може випромінювати високу вихідну пікову потужність 0,5 Вт.
Окрім компактних розмірів, продемонстрований лазер із синхронізованим режимом також демонструє багато інтригуючих властивостей, недоступних звичайним лазерам, що має значні наслідки для майбутніх застосувань. Наприклад, регулюючи струм накачування лазера, Го зміг точно налаштувати частоти повторення вихідних імпульсів у дуже широкому діапазоні 200 МГц. Застосовуючи сильні можливості реконфігурації продемонстрованого лазера, дослідницька група сподівається увімкнути гребінчасті джерела зі стабілізацією частоти, що є життєво важливими для точного зондування.
«Це досягнення прокладає шлях для використання мобільних телефонів для діагностики очних захворювань або аналізу харчових продуктів і навколишнього середовища на наявність кишкової палички та небезпечних вірусів, — сказав Го. - Це також може задіяти футуристичні атомні годинники в масштабі чіпа, які дозволять здійснювати навігацію, коли GPS скомпрометовано або недоступно».
Надкомпактний лазер
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| +33 голоса |
|
