לייזר אולטרה-מהיר בעל ביצועים גבוהים בגודל של קצה אצבע

ביצועים גבוהיםלייזר מהיר במיוחדבגודל של קצה אצבע

על פי מאמר שער חדש שפורסם בכתב העת Science, חוקרים מאוניברסיטת סיטי בניו יורק הדגימו דרך חדשה ליצור ביצועים גבוהיםלייזרים מהירים במיוחדעל ננופוטוניקה. מצב ממוזער זה נעוללייזרפולט סדרה של פולסים קוהרנטיים קצרים במיוחד של אור במרווחים של פמטו-שניות (טריליונות השנייה).

נעול מצב מהיר במיוחדלייזריםיכול לעזור לגלות את הסודות של לוחות הזמנים המהירים ביותר של הטבע, כגון היווצרות או שבירה של קשרים מולקולריים במהלך תגובות כימיות, או התפשטות האור במדיה סוערת. המהירות הגבוהה, שיא עוצמת הדופק וכיסוי הספקטרום הרחב של לייזרים נעולים במצב מאפשרים גם טכנולוגיות פוטון רבות, כולל שעונים אטומיים אופטיים, הדמיה ביולוגית ומחשבים המשתמשים באור כדי לחשב ולעבד נתונים.

אבל הלייזרים המתקדמים ביותר עם נעילת מצב הם עדיין מערכות שולחניות יקרות מאוד ודורשות כוח המוגבלות לשימוש במעבדה. מטרת המחקר החדש היא להפוך זאת למערכת בגודל שבב שניתן לייצור המוני ולפרוס אותה בשטח. החוקרים השתמשו בפלטפורמת חומר מתעוררת של ליתיום ניובאט (TFLN) כדי לעצב ולשלוט בצורה יעילה בפולסי לייזר על ידי הפעלת אותות חשמליים חיצוניים בתדר רדיו. הצוות שילב את רווח הלייזר הגבוה של מוליכים למחצה מסוג III-V עם יכולות עיצוב הפולסים היעילות של מוליכי גל פוטוניים בקנה מידה ננומטרי TFLN כדי לפתח לייזר הפולט הספק שיא פלט גבוה של 0.5 וואט.

בנוסף לגודלו הקומפקטי, שהוא בגודל של קצה אצבע, הלייזר הנעול החדש שהוכח לאחרונה מציג גם מספר תכונות שלייזרים מסורתיים אינם יכולים להשיג, כגון היכולת לכוון במדויק את קצב החזרות של דופק הפלט על פני טווח רחב של 200 מגה-הרץ רק על ידי התאמת זרם המשאבה. הצוות מקווה להשיג מקור מסרק בקנה מידה שבב, יציב בתדר באמצעות תצורה מחדש רבת עוצמה של הלייזר, שהיא קריטית לחישה מדויקת. יישומים מעשיים כוללים שימוש בטלפונים ניידים לאבחון מחלות עיניים, או לניתוח E. coli ווירוסים מסוכנים במזון ובסביבה, ולאפשר ניווט כאשר GPS פגום או לא זמין.