เลเซอร์ประสิทธิภาพสูงขนาดเท่าปลายนิ้ว

ประสิทธิภาพสูงเลเซอร์อุลตราฟาสต์ขนาดเท่าปลายนิ้ว

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

ล็อคโหมดอัลตราฟาสต์เลเซอร์สามารถช่วยไขความลับของช่วงเวลาที่เร็วที่สุดของธรรมชาติ เช่น การก่อตัวหรือการแตกของพันธะโมเลกุลระหว่างปฏิกิริยาเคมี หรือการแพร่กระจายของแสงในสื่อที่มีความปั่นป่วน ความเร็วสูง ความเข้มของพัลส์สูงสุด และการครอบคลุมสเปกตรัมกว้างของเลเซอร์ที่ล็อกโหมดยังช่วยให้เทคโนโลยีโฟตอนต่างๆ มากมาย เช่น นาฬิกาอะตอมออปติคัล การถ่ายภาพทางชีวภาพ และคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงในการคำนวณและประมวลผลข้อมูล

อย่างไรก็ตาม เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่ล้ำหน้าที่สุดนั้นยังคงมีราคาแพงมากและต้องการพลังงานมากสำหรับใช้งานในห้องปฏิบัติการ เป้าหมายของการวิจัยครั้งใหม่นี้คือการเปลี่ยนระบบนี้ให้กลายเป็นระบบขนาดชิปที่สามารถผลิตเป็นจำนวนมากและนำไปใช้ในภาคสนามได้ นักวิจัยใช้แพลตฟอร์มวัสดุใหม่ลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบาง (TFLN) เพื่อปรับรูปร่างพัลส์เลเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำด้วยการใช้สัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุภายนอกกับมัน ทีมงานได้ผสมผสานค่าการขยายแสงเลเซอร์สูงของเซมิคอนดักเตอร์คลาส III-V เข้ากับความสามารถในการปรับรูปร่างพัลส์ที่มีประสิทธิภาพของท่อนำคลื่นโฟโตนิกระดับนาโน TFLN เพื่อพัฒนาเลเซอร์ที่ปล่อยพลังงานสูงสุดเอาต์พุตสูงถึง 0.5 วัตต์

นอกจากขนาดที่กะทัดรัดซึ่งเท่ากับปลายนิ้วแล้ว เลเซอร์แบบล็อกโหมดที่เพิ่งสาธิตใหม่นี้ยังแสดงคุณสมบัติหลายประการที่เลเซอร์แบบเดิมไม่สามารถทำได้ เช่น ความสามารถในการปรับอัตราการทำซ้ำของพัลส์เอาต์พุตได้อย่างแม่นยำในช่วงกว้าง 200 เมกะเฮิรตซ์ เพียงแค่ปรับกระแสของปั๊ม ทีมหวังว่าจะได้แหล่งกำเนิดหวีที่เสถียรในระดับชิปและความถี่ผ่านการกำหนดค่าใหม่ที่ทรงพลังของเลเซอร์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการตรวจจับที่แม่นยำ การใช้งานจริงรวมถึงการใช้โทรศัพท์มือถือเพื่อวินิจฉัยโรคตา หรือเพื่อวิเคราะห์เชื้ออีโคไลและไวรัสอันตรายในอาหารและสิ่งแวดล้อม และเพื่อเปิดใช้งานการนำทางเมื่อ GPS เสียหายหรือไม่สามารถใช้งานได้