เลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษประสิทธิภาพสูงขนาดเท่าปลายนิ้ว

มีสมรรถนะสูงเลเซอร์เร็วมากขนาดเท่าปลายนิ้ว

ตามบทความหน้าปกใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science นักวิจัยจาก City University of New York ได้สาธิตวิธีใหม่ในการสร้างประสิทธิภาพสูงเลเซอร์ที่เร็วมากเกี่ยวกับนาโนโฟโตนิกส์ โหมดย่อส่วนนี้ถูกล็อคเลเซอร์ปล่อยชุดของพัลส์แสงที่ต่อเนื่องกันสั้นเป็นพิเศษในช่วงเวลาเฟมโตวินาที (หนึ่งในล้านล้านของวินาที)

ล็อคโหมดเร็วมากเลเซอร์สามารถช่วยไขความลับของช่วงเวลาที่เร็วที่สุดของธรรมชาติ เช่น การก่อตัวหรือการแตกหักของพันธะโมเลกุลในระหว่างปฏิกิริยาเคมี หรือการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่ปั่นป่วน ความเร็วสูง ความเข้มของพัลส์สูงสุด และการครอบคลุมสเปกตรัมกว้างของเลเซอร์ที่ล็อคโหมดยังช่วยให้เทคโนโลยีโฟตอนหลายอย่าง รวมถึงนาฬิกาอะตอมแบบออปติคอล การสร้างภาพทางชีวภาพ และคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงในการคำนวณและประมวลผลข้อมูล

แต่เลเซอร์ล็อคโหมดที่ทันสมัยที่สุดยังคงมีราคาแพงมาก และเป็นระบบเดสก์ท็อปที่ใช้พลังงานมาก ซึ่งจำกัดเฉพาะการใช้งานในห้องปฏิบัติการเท่านั้น เป้าหมายของการวิจัยครั้งใหม่นี้คือการเปลี่ยนระบบนี้ให้กลายเป็นระบบขนาดชิปที่สามารถผลิตและนำไปใช้งานในภาคสนามได้เป็นจำนวนมาก นักวิจัยได้ใช้แพลตฟอร์มวัสดุที่เกิดขึ้นใหม่ลิเธียมไนโอเบต (TFLN) แบบฟิล์มบางเพื่อกำหนดรูปร่างและควบคุมพัลส์เลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้สัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุภายนอกกับมัน ทีมงานได้รวมเอาเลเซอร์ที่ได้รับสูงของเซมิคอนดักเตอร์คลาส III-V เข้ากับความสามารถในการสร้างพัลส์ที่มีประสิทธิภาพของท่อนำคลื่นโฟโตนิกระดับนาโน TFLN เพื่อพัฒนาเลเซอร์ที่ปล่อยพลังงานสูงสุดเอาท์พุตสูงถึง 0.5 วัตต์

นอกเหนือจากขนาดที่กะทัดรัดซึ่งเท่ากับปลายนิ้วแล้ว เลเซอร์แบบล็อคโหมดที่สาธิตใหม่ยังแสดงคุณสมบัติหลายประการที่เลเซอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ เช่น ความสามารถในการปรับอัตราการทำซ้ำของพัลส์เอาท์พุตได้อย่างแม่นยำ ใช้งานได้หลากหลายถึง 200 เมกะเฮิรตซ์ เพียงปรับกระแสปั๊ม ทีมงานหวังว่าจะบรรลุแหล่งหวีที่มีความถี่และมีเสถียรภาพในระดับชิปผ่านการกำหนดค่าใหม่อันทรงพลังของเลเซอร์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตรวจจับที่แม่นยำ การใช้งานจริง ได้แก่ การใช้โทรศัพท์มือถือเพื่อวินิจฉัยโรคเกี่ยวกับดวงตา หรือเพื่อวิเคราะห์เชื้อ E. coli และไวรัสที่เป็นอันตรายในอาหารและสิ่งแวดล้อม และเพื่อให้สามารถนำทางได้เมื่อ GPS เสียหายหรือใช้งานไม่ได้