Un laser ultraveloce ad alte prestazioni delle dimensioni di un polpastrello

Una prestazione elevatalaser ultravelocela dimensione 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 sistemi ad alte prestazionilaser ultravelocisulla nanofotonica.Questa modalità miniaturizzata è bloccatalaseremette una serie di impulsi di luce coerenti ultracorti a intervalli di femtosecondi (trilionesimi di secondo).

Modalità ultraveloce bloccatalaserpuò aiutare a svelare i segreti dei tempi più rapidi 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 dell’impulso di picco e l’ampio spettro di copertura dei laser a modalità bloccata consentono anche molte tecnologie fotoniche, inclusi gli orologi atomici ottici, l’imaging biologico e i computer che utilizzano la luce per calcolare ed elaborare i dati.

Ma i laser con modalità bloccata più avanzati sono ancora sistemi desktop estremamente costosi e ad alto consumo energetico, limitati all’uso in laboratorio.L’obiettivo della nuova ricerca è trasformarlo 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 a film sottile di niobato di litio (TFLN) per modellare in modo efficace e controllare con precisione gli impulsi laser applicandovi 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 TFLN per sviluppare un laser che emette un'elevata potenza di picco in uscita di 0,5 watt.

Oltre alle sue dimensioni compatte, ovvero le dimensioni di un polpastrello, il laser mode-locked recentemente dimostrato presenta anche una serie di proprietà che i laser tradizionali non possono ottenere, come la capacità di regolare con precisione la velocità di ripetizione dell'impulso di uscita su un ampio range di 200 megahertz semplicemente regolando la corrente della pompa.Il team spera di ottenere una sorgente a pettine su scala di chip e con frequenza stabile attraverso la potente riconfigurazione del laser, che è fondamentale per il rilevamento di precisione.Le applicazioni pratiche includono l'uso dei telefoni cellulari per diagnosticare malattie degli occhi, o per analizzare l'E. coli e virus pericolosi negli alimenti e nell'ambiente, e per consentire la navigazione quando il GPS è danneggiato o non disponibile.