เลเซอร์ประสิทธิภาพสูงขนาดเท่าปลายนิ้ว

ประสิทธิภาพสูงเลเซอร์ความเร็วสูงขนาดเท่าปลายนิ้ว

ตามบทความปกใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science นักวิจัยจาก City University of New York ได้สาธิตวิธีใหม่ในการสร้างประสิทธิภาพสูงเลเซอร์ความเร็วสูงเกี่ยวกับนาโนโฟโตนิกส์ โหมดล็อกขนาดเล็กนี้เลเซอร์ปล่อยพัลส์แสงที่สั้นมากต่อเนื่องกันเป็นช่วงเฟมโตวินาที (ล้านล้านวินาที)

ล็อคโหมดอัลตราฟาสต์เลเซอร์สามารถช่วยไขความลับของช่วงเวลาที่เร็วที่สุดของธรรมชาติ เช่น การก่อตัวหรือการสลายพันธะโมเลกุลระหว่างปฏิกิริยาเคมี หรือการแพร่กระจายของแสงในสื่อที่มีความปั่นป่วน เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่มีความเร็วสูง ความเข้มของพัลส์สูงสุด และการครอบคลุมสเปกตรัมที่กว้าง ยังช่วยให้เทคโนโลยีโฟตอนมากมาย เช่น นาฬิกาอะตอมแบบออปติคัล การถ่ายภาพทางชีวภาพ และคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงในการคำนวณและประมวลผลข้อมูล

อย่างไรก็ตาม เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่ทันสมัยที่สุดยังคงมีราคาแพงมากและต้องการพลังงานสูง ซึ่งจำกัดการใช้งานในห้องปฏิบัติการ เป้าหมายของการวิจัยครั้งใหม่นี้คือการเปลี่ยนระบบนี้ให้กลายเป็นระบบขนาดชิปที่สามารถผลิตและนำไปใช้งานในภาคสนามได้เป็นจำนวนมาก นักวิจัยใช้แพลตฟอร์มวัสดุใหม่ลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบาง (TFLN) เพื่อควบคุมและขึ้นรูปพัลส์เลเซอร์ได้อย่างแม่นยำและแม่นยำ โดยการนำสัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุจากภายนอกมาใช้กับแพลตฟอร์มดังกล่าว ทีมวิจัยได้ผสมผสานค่าเกนเลเซอร์ที่สูงของเซมิคอนดักเตอร์คลาส III-V เข้ากับความสามารถในการขึ้นรูปพัลส์ที่มีประสิทธิภาพของท่อนำคลื่นโฟโตนิกระดับนาโน TFLN เพื่อพัฒนาเลเซอร์ที่ปล่อยกำลังสูงสุดเอาต์พุตสูงถึง 0.5 วัตต์

นอกจากขนาดกะทัดรัดเพียงปลายนิ้วแล้ว เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่เพิ่งสาธิตนี้ยังแสดงคุณสมบัติหลายประการที่เลเซอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ เช่น ความสามารถในการปรับอัตราการทำซ้ำของพัลส์เอาต์พุตได้อย่างแม่นยำในช่วงความถี่กว้าง 200 เมกะเฮิรตซ์ เพียงแค่ปรับกระแสของปั๊ม ทีมวิจัยหวังที่จะบรรลุแหล่งกำเนิดสัญญาณหวีที่เสถียรในระดับชิปและความถี่ ผ่านการปรับโครงสร้างใหม่ที่ทรงพลังของเลเซอร์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับที่แม่นยำ การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติประกอบด้วยการใช้โทรศัพท์มือถือเพื่อวินิจฉัยโรคตา หรือวิเคราะห์เชื้ออีโคไลและไวรัสอันตรายในอาหารและสิ่งแวดล้อม และเพื่อเปิดใช้งานการนำทางเมื่อ GPS เสียหายหรือไม่สามารถใช้งานได้