L-użu tal-lejżers fil-ħajja ta 'kuljum sar relattivament komuni, u jistgħu wkoll ikunu għodda importanti għall-osservazzjoni, l-analiżi u l-kwantifikazzjoni ta' affarijiet fin-natura li huma inviżibbli għall-għajn - kompiti li, sfortunatament, kienu limitati fil-passat minn il-ħtieġa li jintużaw strumenti kbar u għaljin.
Tim ta’ xjenzati mill-Università tal-Belt ta’ New York u t-tim ta’ l-Istitut tat-Teknoloġija ta’ Kalifornja wrew b’mod sperimentali mod ġdid biex jiffabbrikaw lejżers ta’ prestazzjoni għolja u ultraveloċi fuq ċipep nanofotoniċi - urew l-ewwel lejżers imsakkra b’modalità ppumpjati elettrikament fid-dinja b’livell għoli. l-ogħla qawwa tal-polz integrata fuq ċipep tar-ritratti tal-litju niobate tal-film irqiq. Ir-riċerka reċentement ġiet ippubblikata bħala storja fil-qoxra fil-ġurnal Science.
Ir-riċerka hija bbażata fuq laser mode-locked minjaturizzat - li jarmi laser uniku li jarmi ferrovija ta 'impulsi ta' dawl koerenti ultrashort f'intervalli ta 'femtosecond, qal il-mexxej tat-tim Qiushi Guo.
Lejżers ultraveloċi li jsakkru b'modalità għandhom rwol ċentrali biex jiżvelaw il-misteri tal-iskali tal-ħin l-aktar mgħaġġla tan-natura, li jinkludu l-istudju tal-formazzjoni u t-tkissir ta 'rabtiet molekulari f'reazzjonijiet kimiċi u l-esplorazzjoni tad-dinamika tal-propagazzjoni tad-dawl f'midja turbolenti.
Huwa l-iżvilupp ta 'lejżers mode-locked, minħabba l-intensitajiet tal-ogħla livelli tal-polz veloċi u l-kopertura spettrali wiesgħa tagħhom, li wassal ukoll għall-iżvilupp ta' varjetà ta 'teknoloġiji fotonika, inklużi arloġġi atomiċi ottiċi, bijo-immaġini, u komputazzjoni ta' data bbażata fuq id-dawl. fil-kompjuters.
Sfortunatament, anke l-lejżers tal-lum bl-aktar mod avvanzati li jissakkru bil-mod għadhom kemm jiswew ħafna flus kif ukoll jaqilgħu l-enerġija, u dan wassal biex l-użu tagħhom ikun fil-biċċa l-kbira limitat għal ambjenti tal-laboratorju.
L-għan tat-tim imsemmi hawn fuq: huwa li jirrevoluzzjona l-qasam tal-fotonika ultraveloċi billi jittrasforma sistemi kbar tal-laboratorju f'sistemi ta 'daqs ta' ċippa li jistgħu jiġu prodotti bil-massa u skjerati fil-qasam. Huma jridu biss jagħmlu l-affarijiet iżgħar, iżda jridu wkoll jiżguraw li dawn il-lejżers ta 'daqs ta' ċippa ultraveloċi jipprovdu prestazzjoni sodisfaċenti. Pereżempju, jeħtieġu l-ogħla intensità tal-polz suffiċjenti, preferibbilment aktar minn 1 watt, biex jibnu sistemi sinifikanti fuq skala taċ-ċippa.
Madankollu, ir-realizzazzjoni u l-integrazzjoni ta 'lejżers effiċjenti b'mod imsakkar fuq ċippa hija kompitu ta' sfida. Din ir-riċerka tuża nijobat tal-litju tal-film irqiq (TFLN), pjattaforma materjali innovattiva. Bl-użu ta 'dan il-materjal, huwa possibbli li tikkontrolla b'mod preċiż u tifforma impulsi tal-lejżer b'mod effiċjenti billi żżid sinjal elettriku RF estern.
Fl-esperimenti tagħhom, it-tim ta 'Guo għaqqad b'sengħa l-karatteristiċi ta' qligħ għoli tal-lejżer ta 'semikondutturi III-V mal-kapaċità ta' iffurmar tal-polz effiċjenti ħafna tal-gwidi tal-mewġ nanofotoniċi TFLN, u fl-aħħar mill-aħħar wera laser b'qawwa massima tal-ħruġ sa 0.5 watts .
Minbarra d-daqs kompatt tiegħu, il-laser imsakkar bil-mod li wrew għandu diversi karatteristiċi ġodda eċċitanti li jistgħu jżommu wegħda kbira għal applikazzjonijiet futuri.
Per eżempju, billi tirfina b'mod preċiż il-kurrent tal-pompa tal-lejżer, Guo rrealizza l-abbiltà li jirfina l-frekwenza tar-repetizzjoni tal-polz tal-ħruġ fuq firxa wiesgħa ta '200 MHz. Bl-użu tar-rikonfigurabilità robusta tal-laser tad-dimostrazzjoni, it-tim jittama li jiffaċilita sorsi ta 'moxt fuq skala ta' ċippa, stabilizzati bi frekwenza kritiċi għal applikazzjonijiet ta 'sensing ta' preċiżjoni.
Filwaqt li r-realizzazzjoni ta 'sistemi fotoniċi skalabbli, integrati u ultraveloċi għal apparati portabbli u li jinżammu fl-idejn tippreżenta sfidi addizzjonali għat-tim ta' Kuo, id-dimostrazzjoni attwali timmarka pass importanti biex jingħelbu ostakli kbar.
Din il-kisba twitti t-triq għall-użu tat-telefowns ċellulari biex jiġi djanjostikat mard tal-għajnejn jew tanalizza E. coli u viruses perikolużi fl-ikel u fl-ambjent. Jista 'wkoll jgħin biex jinħolqu l-arloġġi atomiċi fuq skala taċ-ċippa tal-futur, li jippermettu n-navigazzjoni meta l-GPS ikun bil-ħsara jew mhux disponibbli.
Ix-xjentisti għelbu ostaklu kbir b'din l-aħħar dimostrazzjoni. Madankollu, ix-xjentisti huma ħerqana li jindirizzaw l-ostakli addizzjonali tal-iżvilupp ta 'sistemi fotoniċi skalabbli, integrati u ultraveloċi li jistgħu jintużaw fuq apparati portabbli u li jinżammu fl-idejn.
