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指尖大小的高性能超快激光器制成

發(fā)布時間:2023-11-17來源:青島市科技局點擊:返回列表

 可用于無GPS情況下導航等場景

基于納米光子鈮酸鋰的芯片級超快鎖模激光器。
圖片來源:阿里雷扎·馬蘭迪
  科技日報北京11月13日電 (記者張夢然)據(jù)《科學》雜志新發(fā)表的一篇封面文章介紹,美國紐約市立大學研究人員展示了一種在納米光子芯片上創(chuàng)建高性能超快激光器的新方法。這種小型化鎖模激光器,能以飛秒(萬億分之一秒)間隔發(fā)射一系列超短相干光脈沖。
 
  超快鎖模激光器可有助解開自然界最快時間尺度的秘密,例如化學反應過程中分子鍵的形成或斷裂,或者湍流介質(zhì)中的光傳播。鎖模激光器的高速、脈沖峰值強度和廣譜覆蓋范圍也使得許多光子技術成為可能,包括光學原子鐘、生物成像以及利用光計算和處理數(shù)據(jù)的計算機。
 
  但目前最先進的鎖模激光器仍然屬于極為昂貴的、功率要求高的桌面系統(tǒng),僅限于實驗室使用。新研究的目標就是將其轉變?yōu)榭膳可a(chǎn)和現(xiàn)場部署的芯片大小的系統(tǒng)。
 
  此次研究人員利用了一種薄膜鈮酸鋰(TFLN)新興材料平臺,對其施加外部射頻電信號就可有效地整形和精確控制激光脈沖。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沖整形能力結合起來,研制出一種發(fā)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(xiàn)出許多傳統(tǒng)激光器無法達到的特性,例如只要調(diào)節(jié)泵浦電流,其就能在200兆赫茲的寬范圍內(nèi)精確調(diào)諧輸出脈沖的重復頻率。團隊希望通過激光器的強大可重構性,實現(xiàn)芯片級、頻率穩(wěn)定的梳狀源,這對于精密傳感至關重要。
 
  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(huán)境中的大腸桿菌以及危險病毒,并可在GPS受損或不可用時實現(xiàn)導航。
 

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