Un'alta prestazionelaser ultravelocedelle 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 motori ad alte prestazionilaser ultravelocisulla nanofotonica. Questo modello miniaturizzato mode-lockedlaseremette una serie di impulsi di luce coerenti ultrabrevi a intervalli di femtosecondi (trilionesimi 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'alta velocità, l'intensità di picco degli impulsi e l'ampia copertura spettrale dei laser mode-locked consentono inoltre numerose tecnologie basate sui fotoni, tra cui orologi atomici ottici, imaging biologico e computer che utilizzano la luce per calcolare ed elaborare dati.
Tuttavia, i laser mode-locked più avanzati sono ancora sistemi desktop estremamente costosi e ad alto consumo energetico, limitati all'uso in laboratorio. L'obiettivo della nuova ricerca è trasformarli in un sistema delle dimensioni di un chip, che possa essere prodotto in serie e implementato sul campo. I ricercatori hanno utilizzato una piattaforma di materiale emergente in niobato di litio a film sottile (TFLN) per modellare efficacemente e controllare con precisione gli impulsi laser applicandovi segnali elettrici esterni a radiofrequenza. 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 nanometriche TFLN per sviluppare un laser che emette un'elevata potenza di picco di 0,5 watt.
Oltre alle dimensioni compatte, pari a quelle di un polpastrello, il laser mode-locked recentemente 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 regolando la corrente di pompaggio. Il team spera di ottenere una sorgente a pettine a frequenza stabile e con dimensioni di chip attraverso la potente riconfigurazione del laser, fondamentale per la rilevazione di precisione. Le applicazioni pratiche includono l'uso di telefoni cellulari per diagnosticare malattie oculari o per analizzare Escherichia coli e virus pericolosi negli alimenti e nell'ambiente, e per abilitare la navigazione quando il GPS è danneggiato o non disponibile.
Data di pubblicazione: 30-gen-2024