Um laser ultrarrápido de alto desempenho do tamanho da ponta de um dedo.

Um alto desempenholaser ultrarrápidodo tamanho da ponta de um dedo

De acordo com um novo artigo de capa publicado na revista Science, pesquisadores da City University of New York demonstraram uma nova maneira de criar alto desempenho.lasers ultrarrápidosem nanofotônica. Este modo travado miniaturizadolaserEmite uma série de pulsos de luz coerentes ultracurtos em intervalos de femtosegundos (trilionésimos de segundo).

Modo travado ultrarrápidolasersPodem ajudar a desvendar os segredos das escalas de tempo mais rápidas da natureza, como a formação ou quebra de ligações moleculares durante reações químicas, ou a propagação da luz em meios turbulentos. A alta velocidade, a intensidade máxima do pulso e a ampla cobertura espectral dos lasers de modo travado também possibilitam muitas tecnologias fotônicas, incluindo relógios atômicos ópticos, imagens biológicas e computadores que usam luz para calcular e processar dados.

Mas os lasers de modo travado mais avançados ainda são sistemas de mesa extremamente caros e com alto consumo de energia, limitados ao uso em laboratório. O objetivo da nova pesquisa é transformar isso em um sistema do tamanho de um chip que possa ser produzido em massa e implantado em campo. Os pesquisadores utilizaram uma plataforma de material emergente de niobato de lítio em filme fino (TFLN) para moldar e controlar pulsos de laser com precisão, aplicando sinais elétricos de radiofrequência externos. A equipe combinou o alto ganho de laser dos semicondutores de classe III-V com as eficientes capacidades de modelagem de pulsos dos guias de onda fotônicos em nanoescala de TFLN para desenvolver um laser que emite uma alta potência de pico de saída de 0,5 watts.

Além de seu tamanho compacto, equivalente à ponta de um dedo, o laser de modo travado recém-demonstrado também apresenta uma série de propriedades que os lasers tradicionais não conseguem alcançar, como a capacidade de ajustar com precisão a taxa de repetição do pulso de saída em uma ampla faixa de 200 megahertz apenas ajustando a corrente de bombeamento. A equipe espera obter uma fonte de pente de frequências estável em escala de chip por meio da poderosa reconfiguração do laser, o que é crucial para sensoriamento de precisão. As aplicações práticas incluem o uso de telefones celulares para diagnosticar doenças oculares, analisar E. coli e vírus perigosos em alimentos e no meio ambiente, e permitir a navegação quando o GPS estiver danificado ou indisponível.