Aikalinssi tuottaa ultranopeita pulsseja

Sirulla oleva femtosekunnin pulssilähde avaisi uusia sovelluksia kvanttisessa ja optisessa laskennassa, tähtitieteessä, optisessa viestinnässä ja muualla. On kuitenkin ollut haaste integroida viritettävät ja erittäin tehokkaat pulssilaserit siruihin.

Nyt Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) -tutkijat ovat kehittäneet suorituskykyisen sirulla toimivan femtosekunnin pulssilähteen käyttämällä työkalua, joka vaikuttaa tulevan suoraan tieteiskirjallisuudesta: aikalinssiä.

Perinteiset linssit taivuttavat eri suunnista tulevia valonsäteitä muuttamalla niiden vaihetta niin, että ne osuvat samaan paikkaan avaruudessa - polttopisteeseen.

Aikalinssit sen sijaan muuttavat valonsäteiden vaihetta ajassa eikä tilassa. Tällä tavalla valon eri värit, jotka kulkevat eri nopeuksilla, ajoitetaan uudelleen siten, että ne osuvat polttotasoon samaan aikaan.

Femtosekuntilaserien pulssien tuottamiseen ryhmän laite käyttää sarjaa optisia aaltoputkia, kytkimiä, modulaattoreita ja optista hilaa Marko Lončarin laboratorion pioneerityötä olevalla litiumniobaattialustalla.

Tuloksemme edustavat viritettävää, kestävää ja edullista integroitua pulssivalolähdettä, jonka jatkuvan aallon ja pulssin muunnostehokkuus on suuruusluokkaa suurempi kuin aikaisemmilla integroiduilla lähteillä.

Koska laite ohjaa eri aallonpituuksien kulkemista ja polttotasoon osumista, se muuntaa jatkuvan yksivärisen lasersäteen tehokkaasti laajakaistaiseksi, korkean intensiteetin pulssilähteeksi, joka voi tuottaa erittäin nopeita, 520 femtosekunnin purskeita.

Laite on erittäin viritettävä, integroitu 2 cm x 4 mm:n sirulle ja litiumniobaatin sähköoptisten ominaisuuksien vuoksi vaatii huomattavasti vähemmän tehoa kuin nykylaitteet.

Tutkijat hahmottelevat tälle ratkaisulle jopa kuluttajatason laitteita etäisyysmittauksiin mutta pyrkivät myös tutkimaan joitain sovelluksia sekä itse laserille että aikalinssiteknologialle, mukaan lukien linssijärjestelmät, kuten teleskoopit sekä ultranopea signaalinkäsittely ja kvanttiverkko.

Aiheesta aiemmin:

Laser integroitu litiumniobaattisirulle