Prestazioni elevatelaser ultravelocele dimensioni di un polpastrello
Secondo un nuovo articolo di copertina pubblicato sulla rivista Science, i ricercatori della City University di New York hanno dimostrato un nuovo modo per creare dispositivi ad alte prestazionilaser ultrarapidisulla nanofotonica. Questo modo di blocco miniaturizzatolaseremette una serie di impulsi di luce coerenti ultracorti a intervalli di femtosecondi (miliardesimi di secondo).
Modalità ultraveloce bloccatalaserPossono contribuire a svelare i segreti delle scale temporali più rapide della natura, come la formazione o la rottura dei legami molecolari durante le reazioni chimiche, o la propagazione della luce in mezzi turbolenti. L'elevata velocità, l'intensità di picco dell'impulso e l'ampia copertura spettrale dei laser a blocco di modo consentono inoltre lo sviluppo di numerose tecnologie fotoniche, tra cui orologi atomici ottici, imaging biologico e computer che utilizzano la luce per calcolare ed elaborare dati.
Tuttavia, i laser a blocco di modo più avanzati sono ancora sistemi desktop estremamente costosi e ad alto consumo energetico, limitati all'uso in laboratorio. L'obiettivo della nuova ricerca è trasformare questo in un sistema di dimensioni pari a un chip, producibile in serie e utilizzabile sul campo. I ricercatori hanno utilizzato una piattaforma di materiali emergenti a base di niobato di litio a film sottile (TFLN) per modellare e controllare con precisione gli impulsi laser applicando segnali elettrici a radiofrequenza esterni. Il team ha combinato l'elevato guadagno laser dei semiconduttori di classe III-V con le efficienti capacità di modellazione degli impulsi delle guide d'onda fotoniche su scala nanometrica in TFLN per sviluppare un laser che emette un'elevata potenza di picco di 0,5 watt.
Oltre alle sue dimensioni compatte, pari a quelle di un polpastrello, il laser a blocco di modo appena dimostrato presenta anche una serie di proprietà che i laser tradizionali non possono raggiungere, come la capacità di regolare con precisione la frequenza di ripetizione dell'impulso di uscita su un ampio intervallo di 200 megahertz semplicemente modificando la corrente di pompaggio. Il team spera di ottenere una sorgente a pettine di frequenza stabile su scala di chip grazie alla potente riconfigurazione del laser, fondamentale per il rilevamento di precisione. Le applicazioni pratiche includono l'utilizzo di telefoni cellulari per diagnosticare malattie oculari, analizzare l'Escherichia coli e virus pericolosi negli alimenti e nell'ambiente e consentire la navigazione quando il GPS è danneggiato o non disponibile.
Data di pubblicazione: 30 gennaio 2024