לייזר אולטרה-מהיר בעל ביצועים גבוהים בגודל של קצה אצבע

ביצועים גבוהיםלייזר אולטרה מהירבגודל של קצה אצבע

על פי מאמר שער חדש שפורסם בכתב העת Science, חוקרים מאוניברסיטת העיר ניו יורק הדגימו דרך חדשה ליצור מערכות בעלות ביצועים גבוהים.לייזרים אולטרה-מהיריםעל ננופוטוניקה. נעילת מצבים ממוזערת זולייזרפולט סדרה של פולסי אור קוהרנטיים קצרים במיוחד במרווחים של פמטו-שנייה (טריליונית השנייה).

נעילת מצב אולטרה-מהירלייזריםיכולים לסייע בחשיפת סודותיהם של ציר הזמן המהיר ביותר של הטבע, כגון היווצרות או שבירת קשרים מולקולריים במהלך תגובות כימיות, או התפשטות אור בתווך סוער. המהירות הגבוהה, עוצמת הפולס השיא וכיסוי הספקטרום הרחב של לייזרים נעולי מצב מאפשרים גם טכנולוגיות פוטונים רבות, כולל שעונים אטומיים אופטיים, הדמיה ביולוגית ומחשבים המשתמשים באור כדי לחשב ולעבד נתונים.

אבל הלייזרים המתקדמים ביותר בעלי נעילת מצבים (mode-locking) הם עדיין מערכות שולחניות יקרות ביותר, דורשות אנרגיה, המוגבלות לשימוש במעבדה. מטרת המחקר החדש היא להפוך זאת למערכת בגודל שבב שניתן לייצר בהמוניהם ולפרוס אותה בשטח. החוקרים השתמשו בפלטפורמת חומר מתפתחת של ליתיום ניובט סרט דק (TFLN) כדי לעצב ולשלוט ביעילות בפולסי לייזר על ידי הפעלת אותות חשמליים חיצוניים בתדר רדיו. הצוות שילב את הגבר הלייזר הגבוה של מוליכים למחצה מסוג III-V עם יכולות עיצוב פולסים יעילות של מוליכי גל פוטוניים בקנה מידה ננומטרי TFLN כדי לפתח לייזר הפולט הספק שיא גבוה של 0.5 וואט.

בנוסף לגודלו הקומפקטי, שהוא בגודל של קצה אצבע, הלייזר בעל נעילת מצבים שהוצג לאחרונה מציג גם מספר תכונות שליזרים מסורתיים אינם יכולים להשיג, כגון היכולת לכוונן במדויק את קצב החזרה של פולס הפלט על פני טווח רחב של 200 מגה-הרץ רק על ידי כוונון זרם המשאבה. הצוות מקווה להשיג מקור מסרק יציב בתדר בקנה מידה של שבב באמצעות שינוי תצורה רב עוצמה של הלייזר, שהוא קריטי לחישה מדויקת. יישומים מעשיים כוללים שימוש בטלפונים ניידים לאבחון מחלות עיניים, או לניתוח חיידקי אי קולי ווירוסים מסוכנים במזון ובסביבה, ולאפשר ניווט כאשר ה-GPS פגום או אינו זמין.