เลเซอร์ความเร็วสูงประสิทธิภาพสูงขนาดเท่าปลายนิ้ว

ประสิทธิภาพสูงเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษขนาดเท่าปลายนิ้ว

จากบทความหน้าปกฉบับใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซิตี้แห่งนิวยอร์กได้แสดงให้เห็นถึงวิธีการใหม่ในการสร้างอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษเกี่ยวกับนาโนโฟโตนิกส์ อุปกรณ์ล็อกโหมดขนาดเล็กนี้เลเซอร์ปล่อยพัลส์แสงที่สั้นมากและต่อเนื่องกันเป็นชุดๆ ในช่วงเวลาเฟมโตวินาที (หนึ่งในล้านล้านส่วนของวินาที)

โหมดล็อคความเร็วสูงพิเศษเลเซอร์เลเซอร์แบบล็อกโหมดสามารถช่วยไขความลับของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเร็วที่สุดในธรรมชาติ เช่น การก่อตัวหรือการแตกตัวของพันธะโมเลกุลในระหว่างปฏิกิริยาเคมี หรือการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่มีความปั่นป่วน ความเร็วสูง ความเข้มของพัลส์สูงสุด และการครอบคลุมสเปกตรัมที่กว้างของเลเซอร์แบบล็อกโหมด ยังช่วยให้เทคโนโลยีโฟตอนหลายอย่างเกิดขึ้นได้ รวมถึงนาฬิกาอะตอมแบบออปติคอล การถ่ายภาพทางชีววิทยา และคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงในการคำนวณและประมวลผลข้อมูล

แต่เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่ทันสมัยที่สุดยังคงมีราคาแพงมากและใช้พลังงานสูง เป็นระบบตั้งโต๊ะที่จำกัดการใช้งานเฉพาะในห้องปฏิบัติการเท่านั้น เป้าหมายของการวิจัยใหม่นี้คือการเปลี่ยนระบบนี้ให้มีขนาดเท่าชิป เพื่อให้สามารถผลิตจำนวนมากและนำไปใช้งานภาคสนามได้ นักวิจัยใช้วัสดุใหม่ชนิดฟิล์มบางลิเธียมไนโอเบต (TFLN) เพื่อปรับรูปร่างและควบคุมพัลส์เลเซอร์ได้อย่างแม่นยำโดยการใช้สัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุจากภายนอก ทีมงานได้รวมอัตราการขยายเลเซอร์สูงของสารกึ่งตัวนำคลาส III-V เข้ากับความสามารถในการปรับรูปร่างพัลส์ที่มีประสิทธิภาพของท่อนำแสงนาโนสเกล TFLN เพื่อพัฒนาเลเซอร์ที่ให้กำลังเอาต์พุตสูงสุดถึง 0.5 วัตต์

นอกจากขนาดที่กะทัดรัดซึ่งมีขนาดเท่าปลายนิ้วแล้ว เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่เพิ่งสาธิตนี้ยังมีคุณสมบัติหลายอย่างที่เลเซอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ เช่น ความสามารถในการปรับอัตราการทำซ้ำของพัลส์เอาต์พุตได้อย่างแม่นยำในช่วงกว้างถึง 200 เมกะเฮิร์ตซ์ เพียงแค่ปรับกระแสปั๊ม ทีมงานหวังว่าจะสร้างแหล่งกำเนิดแสงแบบหวีที่มีความถี่คงที่ในระดับชิปผ่านการปรับเปลี่ยนโครงสร้างอันทรงพลังของเลเซอร์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตรวจวัดที่แม่นยำ การใช้งานจริง ได้แก่ การใช้โทรศัพท์มือถือในการวินิจฉัยโรคตา หรือวิเคราะห์เชื้ออีโคไลและไวรัสอันตรายในอาหารและสิ่งแวดล้อม และช่วยในการนำทางเมื่อ GPS เสียหายหรือไม่สามารถใช้งานได้