ABD'deki araştırmacılar, bir fotonik çipe sığacak kadar küçük olan, ilk yüksek performanslı, ayarlanabilir ve dar hat genişliğine sahip görünür ışık lazerlerini yarattılar. Columbia Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndaki bir ekip tarafından geliştirilen yeni lazerler, elektromanyetik spektrumun kırmızı kısmından daha kısa dalga boylarında çalışır ve kuantum optik, biyogörüntüleme ve lazer ekranlar gibi teknolojilerde kullanılabilir.

"Şimdiye kadar, bizim geliştirdiğimiz lazerlere benzer performansa sahip lazerler masaüstü boyutunda ve pahalıydı, bu da onları taşınabilir atomik saatler ve AR/VR [artırılmış gerçeklik ve sanal gerçeklik] cihazları gibi yüksek etkili teknolojiler için uygun değildi" diye açıklıyor. Mateus Corato Zanarella, bir üyesi Michal Lipson'ın nanofotonik grubu Columbia'da. "Çalışmamızda, karmaşık lazer sistemlerinin boyutunu büyük ölçüde küçültmek için entegre fotoniği nasıl kullanabileceğimizi gösteriyoruz."

Entegre fotonik, veri iletişimi, görüntüleme, algılama ve biyomedikal cihazlar gibi uygulamalar için ışığı kontrol etme yöntemimizde şimdiden devrim yarattı, diye ekliyor. Mikro ve nano ölçekli bileşenleri kullanarak ışığı yönlendirip şekillendirerek, tam optik sistemleri parmak ucuna sığabilecek nesnelere küçültmek artık mümkün. Bununla birlikte, büyük ilerlemelere rağmen, yüksek performanslı çip ölçeğinde lazerler eksiktir - bu da tam bir minyatürleştirme için önemli bir bileşenin ulaşılamadığı anlamına gelir.

Kırmızıdan daha kısa dalga boylarına sahip ayarlanabilir ve dar çizgi genişliğine sahip ışık

Columbia'nın yeni çip üstü lazer platformu, entegre bir lazer platformunun en küçük ayak izine ve en kısa dalga boyuna (404 nm) sahip, kırmızıdan daha kısa dalga boylarında ayarlanabilir ve dar çizgi genişliğine sahip ışığı gösteren ilk platformdur. Işık kaynakları olarak ticari Fabry-Perot lazer diyotlarından ve mikron boyutlu silikon nitrür rezonatörlü bir fotonik entegre çipten (PIC) oluşur. İkinci bileşen, kendi kendine enjeksiyon kilitleme olarak bilinen fiziksel bir işlem aracılığıyla lazer emisyonunu tek frekanslı, kolayca ayarlanabilir ve hat genişliği açısından dar olacak şekilde değiştirmek üzere tasarlanmıştır. Bu PIC olmadan, cihaz birkaç dalga boyunda yayın yapar ve kolaylıkla ayarlanamayabilir.

Zanarella, "Her lazer diyodu orijinal olarak bir rengin farklı tonlarında saf olmayan ışık yayar ve biz PIC'imizi bu emisyonu 'arındırmak' için tasarlarız" diyor. Fizik dünyası. "Diyot ve çipi birleştirdiğimizde, PIC tarafından sağlanan seçici ve kontrol edilebilir optik geri bildirim, lazeri birden çok gölge yerine yüksek saflıkta tek bir renk yaymaya zorluyor."

Üst düzey uygulamalar

Araştırmacılar, yakın ultraviyoleden yakın kızılötesine kadar renklerde saf ışığı hassas ve hızlı bir şekilde (267 petahertz/saniyeye kadar) üretip kontrol edebildiklerini söylüyorlar. Bu tür ışık, gerekli lazer kaynaklarının boyutu nedeniyle daha önce mümkün olmayan taşınabilir atomik saatler gibi üst düzey uygulamalarda kullanılabilir. Diğer potansiyel uygulamalar arasında kuantum bilgisi, biyoalgılama, su altı lazer menzili (LiDAR) ve Li-Fi (görünür ışık iletişimi) yer alır.

Ultra kısa görünür ışık darbeleri kolaylaştırıldı

Zanarella, "Bu çalışmanın heyecan verici yanı, yüksek performanslı görünür lazerlerin tezgah üstü olması ve on binlerce dolara mal olması gerektiği şeklindeki mevcut paradigmayı kırmak için entegre fotoniğin gücünü kullanmış olmamızdır" diyor. “Şimdiye kadar, ayarlanabilir ve dar hat genişliğine sahip görünür lazerler gerektiren teknolojileri küçültmek ve toplu olarak dağıtmak imkansızdı. Dikkate değer bir örnek, tek bir sistemde çeşitli renklerde yüksek performanslı lazerler talep eden kuantum optiğidir. Bulgularımızın, mevcut ve yeni teknolojiler için tamamen entegre görünür ışık sistemlerini mümkün kılacağını umuyoruz.”

Columbia araştırmacıları artık çip ölçeğindeki lazerlerini pratik uygulamalarda kolayca konuşlandırılabilen bağımsız birimlere dönüştürmeyi planlıyor. Ayrıca, içinde tanımladıkları teknolojileri için bir patent başvurusunda bulundular. Doğa Fotonik.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/visible-light-lasers-shrink-to-chip-scale/