손가락 끝 크기의 고성능 초고속 레이저

고성능초고속 레이저손가락 끝 크기

과학 저널 '사이언스'에 실린 새로운 표지 논문에 따르면, 뉴욕 시립대학교 연구진이 고성능 소자를 제작하는 새로운 방법을 제시했습니다.초고속 레이저나노포토닉스에 관한 것입니다. 이 소형화된 모드 잠금 장치는원자 램프펨토초(1조분의 1초) 간격으로 매우 짧은 간격의 일관된 광 펄스를 연속적으로 방출합니다.

초고속 모드 잠금레이저고속 회전, 최대 펄스 강도, 넓은 스펙트럼 범위를 갖춘 모드 고정 레이저는 광학 원자 시계, 생물학적 영상, 빛을 이용한 데이터 계산 및 처리 컴퓨터 등 자연에서 가장 빠른 시간 규모로 일어나는 현상의 비밀을 밝히는 데 도움을 줄 수 있습니다.

하지만 가장 발전된 모드 고정 레이저조차도 여전히 매우 비싸고 전력 소모가 많은 데스크톱 시스템으로, 실험실 사용에만 국한되어 있습니다. 이번 연구의 목표는 이를 대량 생산 및 현장 적용이 가능한 칩 크기의 시스템으로 구현하는 것입니다. 연구팀은 새로운 소재 플랫폼인 박막 니오브산리튬(TFLN)을 사용하여 외부 무선 주파수 전기 신호를 인가함으로써 레이저 펄스의 형태를 효과적으로 정밀하게 제어했습니다. 이 연구팀은 III-V족 반도체의 높은 레이저 이득과 TFLN 나노 스케일 광자 도파관의 효율적인 펄스 형성 기능을 결합하여 최대 출력 0.5와트의 고출력 레이저를 개발했습니다.

손가락 끝만 한 콤팩트한 크기를 자랑하는 이 새로운 모드 고정 레이저는 기존 레이저로는 구현할 수 없는 여러 가지 특성을 보여줍니다. 예를 들어, 펌프 전류 조절만으로 출력 펄스의 반복률을 200MHz에 이르는 넓은 범위에서 정밀하게 조절할 수 있습니다. 연구팀은 이 레이저의 강력한 재구성 기능을 활용하여 정밀 센싱에 필수적인 칩 규모의 주파수 안정형 콤 소스를 구현하고자 합니다. 실용적인 응용 분야로는 휴대폰을 이용한 안과 질환 진단, 식품 및 환경 내 대장균과 유해 바이러스 분석, GPS가 고장 나거나 사용 불가능할 때의 내비게이션 등이 있습니다.