Ein ultraschneller Hochleistungslaser in der Größe einer Fingerspitze

Eine Höchstleistungultraschneller Laserdie Größe einer Fingerspitze

Laut einem neuen Titelartikel, der in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht wurde, haben Forscher der City University of New York einen neuen Weg zur Schaffung von Höchstleistungen aufgezeigtUltraschnelle Laserzum Thema Nanophotonik. Dieser miniaturisierte Modus ist gesperrtLasersendet eine Reihe ultrakurzer kohärenter Lichtimpulse in Femtosekunden-Intervallen (Billionstelsekunden) aus.

Ultraschnelle ModenkopplungLaserkann dazu beitragen, die Geheimnisse der schnellsten Zeitskalen der Natur zu entschlüsseln, beispielsweise die Bildung oder das Aufbrechen molekularer Bindungen bei chemischen Reaktionen oder die Ausbreitung von Licht in turbulenten Medien. Die hohe Geschwindigkeit, Spitzenimpulsintensität und breite Spektrumsabdeckung modengekoppelter Laser ermöglichen auch viele Photonentechnologien, darunter optische Atomuhren, biologische Bildgebung und Computer, die Licht zur Berechnung und Verarbeitung von Daten verwenden.

Aber die fortschrittlichsten modengekoppelten Laser sind immer noch extrem teure, stromintensive Desktop-Systeme, die auf den Einsatz im Labor beschränkt sind. Ziel der neuen Forschung ist es, daraus ein Chip-großes System zu machen, das in Massenproduktion hergestellt und im Feld eingesetzt werden kann. Die Forscher nutzten eine neue Materialplattform aus Dünnschicht-Lithiumniobat (TFLN), um Laserimpulse effektiv zu formen und präzise zu steuern, indem sie externe elektrische Hochfrequenzsignale darauf anlegten. Das Team kombinierte die hohe Laserverstärkung von Halbleitern der Klasse III-V mit den effizienten Impulsformungsfähigkeiten nanoskaliger photonischer TFLN-Wellenleiter, um einen Laser zu entwickeln, der eine hohe Ausgangsspitzenleistung von 0,5 Watt emittiert.

Zusätzlich zu seiner kompakten Größe, die der Größe einer Fingerspitze entspricht, weist der neu demonstrierte modengekoppelte Laser auch eine Reihe von Eigenschaften auf, die herkömmliche Laser nicht erreichen können, wie beispielsweise die Fähigkeit, die Wiederholungsrate des Ausgangsimpulses über einen Zeitraum von 10 Minuten präzise abzustimmen großer Bereich von 200 Megahertz allein durch Anpassung des Pumpstroms. Das Team hofft, durch die leistungsstarke Rekonfiguration des Lasers, die für die Präzisionserfassung von entscheidender Bedeutung ist, eine frequenzstabile Kammquelle im Chip-Maßstab zu erreichen. Zu den praktischen Anwendungen gehört der Einsatz von Mobiltelefonen zur Diagnose von Augenkrankheiten oder zur Analyse von E. coli und gefährlichen Viren in Lebensmitteln und der Umwelt sowie die Navigation, wenn GPS beschädigt oder nicht verfügbar ist.