Một tia laser siêu nhanh hiệu suất cao có kích thước bằng đầu ngón tay

Hiệu suất caotia laser siêu nhanhkích thước của đầu ngón tay

Theo một bài báo mới được công bố trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu tại Đại học Thành phố New York đã trình diễn một phương pháp mới để tạo ra hiệu suất caotia laser siêu nhanhvề quang tử nano. Chế độ khóa thu nhỏ nàytia laserphát ra một loạt các xung ánh sáng cực ngắn kết hợp theo khoảng thời gian femto giây (một phần nghìn tỷ giây).

Chế độ khóa siêu nhanhtia lasercó thể giúp khám phá những bí mật về thang thời gian nhanh nhất của tự nhiên, chẳng hạn như sự hình thành hoặc phá vỡ liên kết phân tử trong các phản ứng hóa học, hoặc sự lan truyền ánh sáng trong môi trường nhiễu loạn. Tốc độ cao, cường độ xung cực đại và phạm vi phổ rộng của laser khóa mode 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 laser khóa mode tiên tiến nhất vẫn cực kỳ đắt đỏ, tiêu tốn nhiều năng lượng và chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Mục tiêu của nghiên cứu mới này là biến hệ thống này thành một hệ thống cỡ 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 hiệu quả và điều khiển chính xác các xung laser bằng cách áp dụng các tín hiệu điện tần số vô tuyến bên ngoài vào nó. Nhóm nghiên cứu đã kết hợp độ lợi laser cao của chất bán dẫn loại III-V với khả năng định hình xung hiệu quả của ống dẫn sóng quang tử TFLN cỡ nano để phát triển một laser phát ra công suất cực đại đầu ra cao 0,5 watt.

Ngoài kích thước nhỏ gọn chỉ bằng đầu ngón tay, laser khóa mode mới được chứng minh này còn thể hiện một số đặc tính mà 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 dải tần rộng 200 megahertz chỉ bằng cách điều chỉnh dòng điện bơm. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ đạt được nguồn phát lược ổn định tần số ở quy mô chip thông qua khả năng tái cấu hình mạnh mẽ của laser, yếu tố then chốt cho cảm biến chính xác. Các ứng dụng thực tế bao gồm việc sử dụng điện thoại di động để chẩn đoán các bệnh về mắt, hoặc để phân tích vi khuẩn E. coli và các loại vi-rút nguy hiểm trong thực phẩm và môi trường, và cho phép định vị khi GPS bị hỏng hoặc không có sẵn.