ليزر فائق السرعة عالي الأداء بحجم طرف الإصبع

أداء عالٍليزر فائق السرعةبحجم طرف الإصبع

وفقًا لمقال جديد نُشر على غلاف مجلة ساينس، فقد أظهر باحثون في جامعة مدينة نيويورك طريقة جديدة لإنشاء أداء عالٍ.الليزر فائق السرعةفي مجال الفوتونيات النانوية. هذا النمط المصغر المقفلليزريصدر سلسلة من النبضات الضوئية المتماسكة فائقة القصر على فترات زمنية فيمتوثانية (أجزاء من تريليون من الثانية).

وضع قفل فائق السرعةالليزريمكن أن تساعد هذه التقنية في كشف أسرار أسرع المقاييس الزمنية في الطبيعة، مثل تكوين أو انكسار الروابط الجزيئية أثناء التفاعلات الكيميائية، أو انتشار الضوء في الأوساط المضطربة. كما تُمكّن السرعة العالية، وشدة النبضات القصوى، والتغطية الطيفية الواسعة لأشعة الليزر ذات النمط المقفل، العديد من تقنيات الفوتون، بما في ذلك الساعات الذرية الضوئية، والتصوير البيولوجي، وأجهزة الكمبيوتر التي تستخدم الضوء لحساب البيانات ومعالجتها.

لكنّ أحدث ليزرات القفل النمطي لا تزال باهظة الثمن للغاية، وتستهلك طاقةً هائلة، وهي أنظمة مكتبية تقتصر على الاستخدام المختبري. يهدف البحث الجديد إلى تحويلها إلى نظام بحجم شريحة إلكترونية، يُمكن إنتاجه بكميات كبيرة ونشره ميدانيًا. استخدم الباحثون منصة مواد ناشئة من نيوبات الليثيوم الرقيق (TFLN) لتشكيل نبضات الليزر والتحكم بها بدقة وكفاءة عالية، وذلك بتطبيق إشارات كهربائية خارجية بترددات الراديو. جمع الفريق بين الكسب العالي لليزر لأشباه الموصلات من الفئة III-V وقدرات تشكيل النبضات الفعّالة لموجهات TFLN الضوئية النانوية، لتطوير ليزر يُصدر طاقة ذروة عالية تبلغ 0.5 واط.

إضافةً إلى حجمه الصغير، الذي لا يتجاوز حجم طرف الإصبع، يتميز الليزر الجديد ذو النمط المقفل بعدد من الخصائص التي لا تستطيع الليزرات التقليدية تحقيقها، مثل القدرة على ضبط معدل تكرار نبضة الخرج بدقة ضمن نطاق واسع يصل إلى 200 ميجاهرتز بمجرد تعديل تيار الضخ. ويأمل الفريق في تحقيق مصدر مشط ترددي مستقر على مستوى الشريحة من خلال إعادة تشكيل الليزر الفعّالة، وهو أمر بالغ الأهمية للاستشعار الدقيق. تشمل التطبيقات العملية استخدام الهواتف المحمولة لتشخيص أمراض العيون، أو لتحليل بكتيريا الإشريكية القولونية والفيروسات الخطيرة في الغذاء والبيئة، ولتمكين الملاحة عند تعطل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو عدم توفره.