Этот удивительный сверхбыстрый лазер достаточно мал, чтобы поместиться на кончике пальца

Чтобы точно измерить Вселенную в мельчайших масштабах, вам понадобится лазер с идеальным сочетанием мощности и точности. Большинство из них, способных справиться с этой задачей, громоздки, дороги и требуют слишком много энергии.

Инновация ученых Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) может изменить ситуацию, создав лазер, способный генерировать ультракороткие импульсы, которые может поместиться на кончике пальца.

Эти лазеры потенциально можно использовать для чего угодно: от медицинской визуализации до атомных часов и навигации между местами без помощи GPS. Эти невероятно компактные инструменты могут помочь в любой ситуации, когда требуются сверхскоростные лазерные импульсы.

Крошечный размер ни в коем случае не является трюком: придание этой технологии более компактной формы открывает перед ней огромные возможности. новых применений, потому что он становится настолько портативным и его можно встроить в другие гаджеты, которые поместятся в карманы и сумки.

«Наша цель — совершить революцию в области сверхбыстрой фотоники, преобразовав крупные лабораторные системы размером с чип, которые можно будет массово производить и развертывать на местах, — говорит физик Цюши Го из Калифорнийского технологического института и Городского университета Нью-Йорка.

— Мы не только хотим делать вещи меньше, но мы также хотим убедиться, что эти сверхбыстрые лазеры размером с чип обеспечивают удовлетворительные характеристики».

Эти типы лазеров известны как лазеры с синхронизацией мод или MLL, которые создают чрезвычайно быстрые лазерные импульсы (поскольку разные лазеры частоты и фазы «связаны» вместе) – мы говорим о фемтосекундах или квадриллионных долях секунды.

Более быстрые лазерные импульсы означают, что наблюдения можно проводить в меньших масштабах и за объектами, которые движутся быстрее, как атомы в молекуле. Однако на данный момент самые лучшие и мощные MLL имеют размер стола и требуют много энергии для работы.

Чтобы создать MLL на таком маленьком чипе, команда использовала материал, называемый тонкой пленкой. ниобат лития (TFLN), который позволяет использовать внешние радиочастотные электрические сигналы для точного управления лазерными импульсами. Материал был объединен со специальным типом полупроводника, благоприятного для лазерного излучения, для создания сверхмалого лазера.

Результаты были впечатляющими: он способен генерировать импульс длительностью 4,3 пикосекунды (это триллионные доли секунды) на близком расстоянии. -инфракрасный, с пиковой мощностью около половины ватта.

Более того, готовый лазер был впечатляюще универсален с точки зрения того, как его можно настраивать, а также эксплуатировать таким образом, чтобы предположить, что его можно встроены в портативные портативные устройства. Следующий этап — выяснить, как это можно сделать возможным.

Лазеры можно использовать как в качестве инструмента для проведения измерений, так и в качестве способа воздействия на окружающую среду. И исследователи, стоящие за новым процессом миниатюризации, видят светлое будущее для их творения.

«Это достижение открывает путь к использованию мобильных телефонов для диагностики заболеваний глаз или анализа продуктов питания и окружающей среды на наличие таких вещей, как E. coli и опасных вирусов, «, — говорит Го.

«Это также может позволить использовать футуристические атомные часы в масштабе чипа, которые позволят осуществлять навигацию, когда GPS скомпрометирован или недоступен».

Исследование было опубликовано в журнале Science.