Ученые Центра перспективных научных исследований CUNY миниатюризировали лазеры с синхронизацией мод, сообщает Phys.org. Эти лазеры излучают серию ультракоротких когерентных световых импульсов с фемтосекундными интервалами — это квадриллионная доля секунды.
Сверхбыстрые лазеры с синхронизацией мод играют важную роль в изучении самых быстрых процессов в природе, таких как создание и разрыв молекулярных связей во время химических реакций или распространение света в сложных средах. Они характеризуются высокой скоростью, мощными импульсами и широким спектром, что позволяет использовать их в фотонных технологиях, таких как оптические атомные часы, биологическое изображение и оптические компьютеры для обработки данных.
Однако современные лазеры с синхронизацией мод — это дорогие, энергоемкие системы, которые можно использовать только в лаборатории.
Ученые решили превратить эти большие лабораторные системы в устройства размером с чип, которые можно будет массово производить и развертывать на местах. Помимо размеров, они хотели добиться достаточной пиковой интенсивности импульса, желательно более 1 Вт.
Исследователи использовали новый материал, называемый тонкопленочным ниобатом лития (TFLN), чтобы создать и точно контролировать лазерные импульсы с помощью радиочастотного сигнала.
Команда соединила свойства полупроводникового материала и способность наноразмерных фотонных волноводов TFLN формировать импульсы. Это позволило им создать лазер, который излучает очень мощные световые импульсы мощностью 0,5 Вт.
Кроме маленького размера, лазер обладает многими особенностями, которые обычным лазерам недоступны. Например, ученые смогли точно настроить частоту повторения импульсов, регулируя ток накачки лазера, в очень широком диапазоне 200 МГц. Исследовательская группа надеется использовать возможности реконфигурации этого лазера для создания стабилизированной микросхемы с гребенчатыми источниками, которые могут быть полезны для точного зондирования.
В перспективе эти сверхбыстрые фотонные системы можно будет использовать в портативных устройствах. Например, мобильные телефоны смогут диагностировать глазные заболевания и анализировать продукты питания и окружающую среду на наличие опасных веществ, таких как кишечная палочка и вирусы. Кроме того, технологию можно применять в навигации.
Ранее в США построили мощнейший в мире рентгеновский лазер. Американский лазер настолько мощный, что с его помощью можно просвечивать атомы и молекулы.
Смотрите лучшие кадры макромира в 2023 году:
