Một loại laser siêu nhanh hiệu năng cao, kích thước bằng đầu ngón tay.

Hiệu suất caolaser siêu nhanhkích thước bằng đầu ngón tay

Theo một bài báo trang bìa mới được đăng trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu tại Đại học Thành phố New York đã chứng minh một phương pháp mới để tạo ra hiệu suất cao.laser siêu nhanhvề quang học nano. Chế độ khóa thu nhỏ nàytia laserNó phát ra một loạt các xung ánh sáng kết hợp cực ngắn với khoảng thời gian tính bằng femtogiây (một phần nghìn tỷ giây).

Chế độ khóa siêu nhanhtia laserChúng có thể giúp khám phá những bí mật về các thang thời gian nhanh nhất trong tự nhiên, chẳng hạn như sự hình thành hoặc phá vỡ các liên kết phân tử trong các phản ứng hóa học, hoặc sự lan truyền của ánh sáng trong môi trường nhiễu loạn. Tốc độ cao, cường độ xung cực đại và phạm vi phổ rộng của laser khóa chế độ cũng cho phép nhiều công nghệ photon, bao gồm đồng hồ nguyên tử quang học, hình ảnh sinh học và máy tính sử dụng ánh sáng để tính toán và xử lý dữ liệu.

Tuy nhiên, các loại laser khóa chế độ tiên tiến nhất hiện nay vẫn cực kỳ đắt tiền, tiêu thụ nhiều năng lượng và chỉ giới hạn sử dụng trong phòng thí nghiệm. Mục tiêu của nghiên cứu mới là biến điều này thành một hệ thống kích thước chip có thể sản xuất hàng loạt và triển khai ngoài thực địa. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nền tảng vật liệu mới nổi lithium niobate màng mỏng (TFLN) để định hình và kiểm soát chính xác các xung laser bằng cách áp dụng các tín hiệu điện tần số vô tuyến bên ngoài. Nhóm nghiên cứu đã kết hợp độ khuếch đại laser cao của chất bán dẫn loại III-V với khả năng định hình xung hiệu quả của các ống dẫn sóng quang tử nano TFLN để phát triển một laser phát ra công suất đỉnh cao 0,5 watt.

Ngoài kích thước nhỏ gọn, chỉ bằng đầu ngón tay, laser khóa chế độ mới được chứng minh này còn thể hiện một số đặc tính mà các laser truyền thống không thể đạt được, chẳng hạn như khả năng điều chỉnh chính xác tần số lặp lại của xung đầu ra trên phạm vi rộng 200 megahertz chỉ bằng cách điều chỉnh dòng điện bơm. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ đạt được nguồn tín hiệu dạng lược ổn định tần số trên quy mô chip thông qua khả năng cấu hình lại mạnh mẽ của laser, điều này rất quan trọng đối với cảm biến chính xác. Các ứng dụng thực tế bao gồm sử dụng điện thoại di động để chẩn đoán các bệnh về mắt, hoặc để phân tích vi khuẩn E. coli và các loại virus nguy hiểm trong thực phẩm và môi trường, và để hỗ trợ định vị khi GPS bị hỏng hoặc không khả dụng.