Uudenlaisia lasereita

University of California San Diegon tutkijat ovat osoittaneet maailman ensimmäinen laserin, joka perustuu epätavanomaiseen aaltofysiikan ilmiöön nimeltä sidottujen tilojen jatkumo (Bound states in the continuum, BIC).

Saavutus voi mullistaa pintalasereiden kehitystä, tehden niistä pienikokoisia ja energiatehokkaita viestinnän ja laskennan sovelluksiin. Niitä voidaan kehittää myös suuritehoisiksi lasereiksi teollisuuden ja puolustuksen sovelluksiin.

BIC-laserit tarjoavat uudenlaisia ominaisuuksia. Niitä voidaan helposti virittää eri aallonpituuksille, hyödyllinen ominaisuus erityisesti lääketieteen laserilla.

BIC-lasereita voidaan tehdä myös emittoimaan erityisiä säteilymuotoja eli vektorisäteitä, mikä mahdollistaa tehokkaampia tietokoneita ja optisia viestintäjärjestelmiä, jotka voivat kuljettaa jopa kymmenen kertaa enemmän informaatiota kuin nykyiset.

Tutkijoiden pintalaserointi syntyi jopa 8 x 8 resonaattorin ryhmästä kun esimerkiksi nykyisin suositussa VCSEL-lasereissa tarvitaan sata kertaa suurempi ryhmä ja siten enemmän käyttötehoa. Tutkijoiden mukaan suosittu VCSEL voi jonain päivänä korvautua BICSEL-versiolla. Ryhmän seuraava askel on tehdä käytännöllisempiä sähköisesti ohjattuja BIC-lasereita.

Myös Aalto yliopiston tutkijat ovat valjastaneet nanopartikkeleita äärimmäisen pieneksi laseriksi. Kyseessä on ensimmäinen näkyvän valon aallonpituuksilla toimiva, niin sanottuja pimeitä hilamoodeja hyödyntävä plasmoninen nanolaseri.

Laserin toiminta perustuu hopeisista nanopartikkelihiloista säteilevään valoon. Kukin nanopartikkeli toimii antennin tavoin, säteillen valoa toisiin partikkeleihin. Kun ne ovat aallonpituuden etäisyydellä toisistaan kaikki partikkelit säteilevät samassa vaiheessa ja siten voimistavat laservaloa.

Laserissa on yhdistetty väriainemolekyylejä nanopartikkelihilaan. Laservalo syntyy niin sanotussa pimeässä moodissa ja säteilee ulos nanopartikkelihilan reunoilta.