Tehokkaita sirukokoisia näkyvän valon lasereita

13.01.2023

Columbia-nakyvan-valon-laser-250-t.jpgColumbia Engineeringin Lipson Nanophotonics Groupin tutkijat ovat luoneet pienikokoisia näkyvän valon lasereita, joiden värit ovat erittäin puhtaat lähes ultraviolettisäteilystä lähi-infrapunasäteilyyn.

Lasereiden värit voidaan virittää tarkasti ja erittäin nopeasti – jopa 267 petahertsiä sekunnissa, mikä on kriittistä sovelluksissa, kuten kvanttioptiikassa.

Tiimi on ensimmäinen, joka esittelee sirukokoisiakapean viivanleveyden ja viritettäviä lasereita punaisen alapuolella olevan valon väreille – vihreä, syaani, sininen ja violetti. Näillä edullisilla lasereilla on myös pienin jalanjälki ja lyhin aallonpituus (404 nm) kaikista viritettävästä ja kapealla viivanleveydestä integroidusta laserista, joka emittoi näkyvää valoa.

"Tässä työssä on jännittävää, että olemme käyttäneet integroidun fotoniikan voimaa murtaaksemme nykyisen paradigman, jonka mukaan tehokkaiden näkyvien lasereiden on oltava työpöydällä ja maksavat kymmeniä tuhansia dollareita", sanoo tohtoriopiskelija Mateus Corato Zanarella.

"Tähän asti on ollut mahdotonta kutistaa ja massoittain hyödyntää teknologioita, jotka edellyttävät viritettävää ja kapeaa viivanleveyttä näkyvää laseria. Merkittävä esimerkki on kvanttioptiikka, joka vaatii usean värin korkean suorituskyvyn lasereita yhdessä järjestelmässä. Odotamme, että löytömme mahdollistavat täysin integroidut näkyvän valon järjestelmät olemassa oleville ja uusille teknologioille.

Punaista lyhyempiä aallonpituuksia lähettävien lasereiden merkitys on selvä, kun tarkastellaan joitain tärkeitä sovelluksia. Esimerkiksi näytöt vaativat punaista, vihreää ja sinistä valoa samanaikaisesti minkä tahansa värin muodostamiseksi. Kvanttioptiikassa vihreitä, sinisiä ja violetteja lasereita käytetään atomien ja ionien vangitsemiseen ja jäähdyttämiseen.

Vedenalaisessa Lidarissa (valontunnistus ja etäisyys) tarvitaan vihreää tai sinistä valoa veden imeytymisen estämiseksi. Kuitenkin punaista lyhyemmillä aallonpituuksilla fotonisten integroitujen piirien kytkentä- ja etenemishäviöt kasvavat merkittävästi, mikä on estänyt tehokkaiden lasereiden toteutumisen näillä väreillä.

Tutkijat ratkaisivat kytkentähäviöongelman valitsemalla valonlähteiksi Fabry-Perot (FP) -diodit, mikä minimoi häviöiden vaikutuksen sirumittakaavan lasereiden suorituskykyyn.

Tutkijat ovat jättäneet väliaikaisen patentin teknologialleen ja tutkivat nyt, kuinka laserit voidaan pakata optisesti ja sähköisesti, jotta ne voidaan muuttaa itsenäisiksi yksiköiksi ja käyttää niitä lähteinä sirutason näkyvän valon moottoreissa, kvanttikokeissa ja optisissa kelloissa.

Hän lisäsi: "Integroitu fotoniikka on jännittävä ala, joka todella mullistaa maailmamme, optisesta televiestinnästä kvantti-informaatioon ja biosensorointiin."

Aiheesta aiemmin:

Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin

Uusia ja ikivanhoja ideoita mikrolasereille
25.03.2023Synteesikaasua ja akkuvarausta auringonvalosta
24.03.2023Kubitit pistävät uuden spinin magnetismiin
23.03.2023Valon ja materiaalin yhdistäminen optimoi näytön kirkkauden
22.03.2023Kaksiulotteista piikarbidia ja perovskiittioksinitridia
21.03.2023Valoemissio ilman teoriaa
20.03.2023Aurinkokennoa rullalta rullalle
18.03.2023Sähköisesti ohjattua passiivista säteilyjäähdytystä
17.03.2023Ferrosähköinen HEMT-transistori
16.03.2023Yhden fotonin emittereitä piille
15.03.2023Fononit, kvanttipiste ja grafeeni
14.03.2023Kestomagneettisuutta tuottaen
13.03.2023Aivoissa valmistuvat elektrodit
12.03.2023Hiilinanoputki kvanttibittien kodiksi
09.03.2023Ionit kuriin perovskiittisissa aurinkokennoissa
08.03.2023Käsialakuvion ennätysmäistä tunnistusta
07.03.2023Suprajohdekubitteja kolmessa ulottuvuudessa
06.03.2023Kevyempiä ja pehmeämpiä ja robotteja
04.03.2023Ihmisen aivosoluilla toimiva tietokone?
03.03.2023Metapinnoilla kohti 6G:tä
02.03.2023Pietsosähköakustiikalla kevyempää RF-tekniikkaa
01.03.2023Uudenlaisia ratkaisuja pienen koon tehokäyttöihin
01.03.2023Molekyylielektroniikan airueita
28.02.2023Antureita mikrobien nanolangoista
27.02.2023Neljän elektronin litium-ilma akku
24.02.2023Uusia eväitä kubiteille
23.02.2023Lämmönhallintaa karheille pinnoille
22.02.2023Erittäin lupaavia elektrolyyttiehdokkaita
21.02.2023Mekaanisesti mukautuva antenni
20.02.2023Litimumniobaattia piin kaveriksi
18.02.2023Merkittäviä läpimurtoja perovskiiteissä
17.02.2023Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
17.02.2023Skyrmionit lukevat käsialaa
16.02.2023Kubitteja laaksoissa, flip-floppina ja perovskiitissä
15.02.2023Monipuolinen ferrosähköisyys
14.02.2023Strukturoidun valon vääristymättömiä muotoja
13.02.2023Topologinen akustinen aaltoputki
10.02.2023Kvanttitietokoneen ionikubitit siirtyvät hienosti
09.02.2023Lämpöä siirtävä kvasihiukkanen
08.02.2023Pehmusteella tehostettua perovskiittia
07.02.2023Ledit pinoon tarkasti
06.02.2023Suurta energian keruuta pienestä liikkeestä
04.02.2023Älykäs piilolinssi ja vauvanvaippa
03.02.2023Kvanttisimulointia analogisesti ja koneoppimisella
02.02.2023Sähköisesti kytkettävää kidesymmetriaa ja suprajohtavuutta
01.02.2023Pystysuuntainen sähkökemiallinen transistori
31.01.2023Matematiikkaa valon nopeudella
30.01.2023Monikäyttöinen kaksiulotteinen
28.01.2023Aaltoputkia ilmaan ja salamalle
27.01.2023Edistystä suprajohteisissa kubiteissa
26.01.2023Pienempiä ja halvempia virtausakkuja
25.01.2023Kaksiulotteisia kiekkoalustoille
24.01.2023Virstanpylväs valotoimiselle elektroniikalle
23.01.2023Topologiaa optiseen kuituun
23.01.2023Riittävätkö alkuaineet
21.01.2023Hengittävä superkondensaattori
20.01.2023Terahertsinen langaton linkki
19.01.2023Elektroninen silta kaksiulotteisissa
18.01.2023Kosmiset säteet salausmenetelmänä
17.01.2023Spinit hallintaan miljardin kubitin sirulla
16.01.2023Ihmiskeho auttaa hukkaenergian keräämistä
15.01.2023Rele grafeenista
14.01.2023Pienten lentäjien lennonhallintaa
13.01.2023Tehokkaita sirukokoisia näkyvän valon lasereita
12.01.2023Perovskiittien älykalvoja ja itsekorjautuvutta
11.01.2023Moduuli kvantti-informaation siirrolle
10.01.2023Litium-rikki akut askeleen lähempänä
09.01.2023Aktiivinen pikselianturi
07.01.2023Halpaa ja kestävää vetyä aurinkovoimalla
06.01.2023Uusia näkymiä infrapunan alueilla
05.01.2023Symmetrian voimalla uusia kvanttitekniikoita
04.01.2023Lämpöä voidaan käyttää laskentaan
04.01.2023Valolla käskyttävä sydämentahdistin
03.01.2023Kohti puolijohteisia kvanttitietoverkkoja
02.01.2023Vuorovaikutuksettomia mittauksia
30.12.2022Kestävämpiä ja ohuempia aurinkokennoja
29.12.2022Kaksiulotteista ferrimagnetismia grafeeniin
28.12.2022Syvästi oppinut atomien kokoaja
27.12.2022Neljäs ulottuvuus 3D-tulostukseen
23.12.2022Uusia vahvoja perusteita grafeenielektroniikalle
22.12.2022Mikropallopari muuttaa mikroaallot valoksi
21.12.2022Hiilinanoputkia ja atomeja energian varastoinnille
20.12.2022Monipuolistuvat transistorit
19.12.2022Tekoäly pakkaa ja 3D-tulostettu dekooderi purkaa
17.12.2022Vihreää vetyä ja eteeniä
16.12.2022Sirulle sopiva laserisolaattori
15.12.2022Romuelektroniikan kulta lääkkeitä katalysoimaan
14.12.2022Logiikkaa optiselle laskennalle
13.12.2022Kvanttivalon värin muuttaminen sirulla
12.12.2022Demonit ja timantit avuksi
09.12.2022Grafeenin avulla "transistori" suprajohtavuudelle
08.12.2022Pietsosähköä halliten ja tehostaen
07.12.2022Neljä ulottuvuutta kvanttiviestintään
06.12.2022Akkuelektrodeita kehittäen
05.12.2022Uusi konsepti aurinkokennoille
02.12.2022Monitoimiset metapintojen antennit
01.12.2022Paremmilla transistoreilla vai peräti ilman
30.11.2022Kasvihuonekaasu CO2 akun komponentiksi
29.11.2022Kuitua kvanttiviestinnälle
28.11.2022Älykkäästi reagoivaa materiaalia
25.11.2022Aikalinssi tuottaa ultranopeita pulsseja

Näytä lisää »