指尖大小的高性能超快激光器製成
科技日報北京11月13日電 (記者張夢然)據《科學》雜(za)誌(zhi)新(xin)發(fa)表(biao)的(de)一(yi)篇(pian)封(feng)麵(mian)文(wen)章(zhang)介(jie)紹(shao),美(mei)國(guo)紐(niu)約(yue)市(shi)立(li)大(da)學(xue)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)展(zhan)示(shi)了(le)一(yi)種(zhong)在(zai)納(na)米(mi)光(guang)子(zi)芯(xin)片(pian)上(shang)創(chuang)建(jian)高(gao)性(xing)能(neng)超(chao)快(kuai)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)新(xin)方(fang)法(fa)。這(zhe)種(zhong)小(xiao)型(xing)化(hua)鎖(suo)模(mo)激(ji)光(guang)器(qi),能(neng)以(yi)飛(fei)秒(miao)(萬億分之一秒)間隔發射一係列超短相幹光脈衝。
超(chao)快(kuai)鎖(suo)模(mo)激(ji)光(guang)器(qi)可(ke)有(you)助(zhu)解(jie)開(kai)自(zi)然(ran)界(jie)最(zui)快(kuai)時(shi)間(jian)尺(chi)度(du)的(de)秘(mi)密(mi),例(li)如(ru)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)分(fen)子(zi)鍵(jian)的(de)形(xing)成(cheng)或(huo)斷(duan)裂(lie),或(huo)者(zhe)湍(tuan)流(liu)介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)光(guang)傳(chuan)播(bo)。鎖(suo)模(mo)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)高(gao)速(su)、脈衝峰值強度和廣譜覆蓋範圍也使得許多光子技術成為可能,包括光學原子鍾、生物成像以及利用光計算和處理數據的計算機。
但目前最先進的鎖模激光器仍然屬於極為昂貴的、功率要求高的桌麵係統,僅限於實驗室使用。新研究的目標就是將其轉變為可批量生產和現場部署的芯片大小的係統。
此次研究人員利用了一種薄膜铌酸鋰(TFLN)新興材料平台,對其施加外部射頻電信號就可有效地整形和精確控製激光脈衝。團隊將III-V族半導體的高激光增益和TFLN納米級光子波導的高效脈衝整形能力結合起來,研製出一種發射0.5瓦高輸出峰值功率的激光器。
除了像指尖般大小的緊湊尺寸之外,新展示的鎖模激光器還表現出許多傳統激光器無法達到的特性,例如隻要調節泵浦電流,其就能在200兆赫茲的寬範圍內精確調諧輸出脈衝的重複頻率。團隊希望通過激光器的強大可重構性,實現芯片級、頻率穩定的梳狀源,這對於精密傳感至關重要。
這一成果的實用性包括可使用手機診斷眼部疾病,或分析食物和環境中的大腸杆菌以及危險病毒,並可在GPS受損或不可用時實現導航。
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