یک لیزر فوق سریع با کارایی بالا به اندازه یک نوک انگشت

یک عملکرد بالالیزر فوق سریعبه اندازه نوک انگشت

بر اساس یک مقاله جلد جدید منتشر شده در ژورنال Science، محققان دانشگاه سیتی نیویورک روش جدیدی را برای ایجاد عملکرد بالا نشان داده اند.لیزرهای فوق سریعدر مورد نانو فوتونیکاین حالت مینیاتوری قفل شده استلیزریک سری پالس های نوری منسجم فوق العاده کوتاه در فواصل فمتوثانیه (تریلیونم ثانیه) ساطع می کند.

حالت فوق سریع قفل شده استلیزرهامی تواند به کشف اسرار سریع ترین مقیاس های زمانی طبیعت، مانند تشکیل یا شکستن پیوندهای مولکولی در طی واکنش های شیمیایی، یا انتشار نور در محیط های متلاطم کمک کند.سرعت بالا، شدت پالس اوج و پوشش طیف گسترده لیزرهای قفل شده همچنین بسیاری از فناوری‌های فوتون، از جمله ساعت‌های اتمی نوری، تصویربرداری بیولوژیکی و رایانه‌هایی را که از نور برای محاسبه و پردازش داده‌ها استفاده می‌کنند، ممکن می‌سازد.

اما پیشرفته‌ترین لیزرهای قفل‌شده با حالت هنوز هم سیستم‌های رومیزی بسیار گران‌قیمت و پرقدرت هستند که محدود به استفاده آزمایشگاهی هستند.هدف این تحقیق جدید تبدیل این سیستم به یک سیستم با اندازه تراشه است که می تواند به صورت انبوه تولید و در این زمینه مستقر شود.محققان از یک پلت فرم مواد نوظهور لیتیوم نیوبات لایه نازک (TFLN) برای شکل دهی و کنترل دقیق پالس های لیزر با اعمال سیگنال های الکتریکی فرکانس رادیویی خارجی به آن استفاده کردند.این تیم بهره لیزری بالای نیمه هادی های کلاس III-V را با قابلیت های شکل دهی پالس کارآمد موجبرهای فوتونیک نانومقیاس TFLN ترکیب کردند تا لیزری با حداکثر توان خروجی 0.5 وات تولید کنند.

علاوه بر اندازه جمع و جور خود، که به اندازه یک نوک انگشت است، لیزر قفل شده به تازگی نشان داده شده دارای تعدادی ویژگی است که لیزرهای سنتی نمی توانند به آن دست یابند، مانند توانایی تنظیم دقیق نرخ تکرار پالس خروجی بر روی یک محدوده وسیع 200 مگاهرتز فقط با تنظیم جریان پمپ.این تیم امیدوار است که از طریق پیکربندی مجدد قدرتمند لیزر به یک منبع شانه ای پایدار در مقیاس تراشه دست یابد که برای سنجش دقیق بسیار مهم است.کاربردهای عملی شامل استفاده از تلفن های همراه برای تشخیص بیماری های چشمی، یا تجزیه و تحلیل E. coli و ویروس های خطرناک در غذا و محیط، و فعال کردن ناوبری در مواقعی که GPS آسیب دیده یا در دسترس نیست، می باشد.