Laser cực nhanh hiệu suất cao có kích thước bằng đầu ngón tay

Hiệu suất caotia laser cực nhanhkích thước của một đầu ngón tay

Theo một bài báo mới đăng trên tạp chí Khoa học, các nhà nghiên cứu tại Đại học Thành phố New York đã chứng minh một phương pháp mới để tạo ra hiệu suất cao.tia laser cực nhanhvề quang tử nano. Chế độ thu nhỏ này bị khóatia lazephát ra một loạt xung ánh sáng kết hợp cực ngắn ở khoảng thời gian femto giây (một phần nghìn tỷ giây).

Đã khóa chế độ cực nhanhtia lasercó thể giúp giải mã những bí mật về khoảng 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 truyền ánh sáng trong môi trường hỗn loạn. Tốc độ cao, cường độ xung cực đại và vùng phủ 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.

Nhưng các loại laser có chế độ khóa tiên tiến nhất vẫn là những hệ thống máy tính để bàn cực kỳ đắt tiền, tiêu tốn nhiều năng lượng và chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Mục tiêu của nghiên cứu mới là biến hệ thống này thành một hệ thống có kích thước bằng con chip có thể được sản xuất hàng loạt và triển khai trên thực địa. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nền tảng vật liệu mới nổi lithium niobate (TFLN) màng mỏng 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 mức tăng laser cao của chất bán dẫn loại III-V với khả năng định hình xung hiệu quả của ống dẫn sóng quang tử cỡ nano TFLN để phát triển tia laser phát ra công suất cực đại cao 0,5 watt.

Ngoài kích thước nhỏ gọn, chỉ bằng đầu ngón tay, tia laser khóa chế độ mới được trình diễn còn thể hiện một số tính chất mà tia laser truyền thống không thể đạt được, chẳng hạn như khả năng điều chỉnh chính xác tốc độ lặp lại của xung đầu ra trong một khoảng thời gian. phạm vi rộng 200 megahertz chỉ bằng cách điều chỉnh dòng bơm. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ đạt được nguồn lược ổn định tần số ở quy mô chip thông qua cấu hình lại mạnh mẽ của tia laser, điều này rất quan trọng đối với 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 phân tích vi khuẩn E. coli và các loại vi rút nguy hiểm trong thực phẩm và môi trường cũng như cho phép điều hướng khi GPS bị hỏng hoặc không có sẵn.