손가락 끝 크기의 고성능 초고속 레이저

고성능초고속 레이저손가락 끝 크기

Science 저널에 게재된 새로운 표지 기사에 따르면 뉴욕 시립 대학의 연구원들은 고성능을 창출하는 새로운 방법을 시연했습니다.초고속 레이저나노포토닉스에 관한 것입니다. 이 소형화된 모드 잠금원자 램프펨토초 간격(1조분의 1초)으로 일련의 매우 짧은 간섭성 광 펄스를 방출합니다.

초고속 모드 잠금레이저화학 반응 중 분자 결합의 형성이나 파괴, 난류 매질에서의 빛의 전파와 같이 자연에서 가장 빠른 시간 척도의 비밀을 푸는 데 도움이 될 수 있습니다. 모드 잠금 레이저의 고속, 최대 펄스 강도, 그리고 넓은 스펙트럼 범위는 광학 원자 시계, 생물학적 이미징, 그리고 빛을 사용하여 데이터를 계산하고 처리하는 컴퓨터 등 다양한 광자 기술의 발전을 가능하게 합니다.

하지만 가장 진보된 모드 잠금 레이저는 여전히 매우 비싸고 전력 소모가 많은 데스크톱 시스템으로, 실험실 용도로만 제한되어 있습니다. 이 새로운 연구의 목표는 이를 대량 생산 및 현장 적용이 가능한 칩 크기의 시스템으로 개발하는 것입니다. 연구진은 박막 리튬 니오베이트(TFLN) 신소재 플랫폼을 사용하여 외부 무선 주파수 전기 신호를 인가하여 레이저 펄스를 효과적으로 형성하고 정밀하게 제어했습니다. 연구팀은 클래스 III-V 반도체의 높은 레이저 이득과 TFLN 나노스케일 광도파로의 효율적인 펄스 형성 능력을 결합하여 0.5와트의 높은 출력 피크 전력을 방출하는 레이저를 개발했습니다.

손가락 끝 크기의 소형 크기 외에도, 새롭게 시연된 모드 잠금 레이저는 기존 레이저로는 달성할 수 없는 여러 가지 특성을 보여줍니다. 예를 들어, 펌프 전류만 조정하는 것만으로 200MHz의 넓은 범위에서 출력 펄스의 반복률을 정밀하게 조정할 수 있습니다. 연구팀은 레이저의 강력한 재구성을 통해 칩 스케일의 주파수 안정형 빗살 광원을 구현하고자 하는데, 이는 정밀 감지에 필수적입니다. 실용적인 응용 분야로는 휴대폰을 사용하여 안과 질환을 진단하거나, 식품 및 환경에서 대장균과 위험한 바이러스를 분석하거나, GPS가 손상되었거나 사용할 수 없는 상황에서 내비게이션을 지원하는 등이 있습니다.