Harvard John A. Físico da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEA) criou um laser compacto que emite os pulsos curtos e muito brilhantes de luz em um comprimento de onda úteis, mas sólidos, e o desempenho de um dispositivo fotônico maior em um único chip.
Publicado NaturezaO estudo é um primeiro visor do Gerador de Pulso de Pulso de Pulso de Infrasão no Chip, Picossegundo, que nenhum elemento externo é necessário para gerenciar. O dispositivo pode ser conhecido como um Combb de frequência óptica, que é um espectro de luz que contém linhas de frequência interfrante igual (como um chiruni) usadas hoje para medição adequada. O novo chip a laser pode um dia ser extremamente sensível para monitoramento ambiental, sensores de gás de espectro de pão ou imagens médicas podem acelerar a criação de um novo tipo de equipamento de espectroscopia.
O autor sênior do artigo é Federico Capaso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Pesquisa Sênior de Vinton Heis do Departamento de Engenharia Elétrica. Apoiado pela National Science Foundation e pelo Departamento de Defesa, a pesquisa foi uma cooperação com o Grupo Schwarj da Tecnologia da Universidade de Viena (Tuen Win); Um consórcio de cientistas italianos liderados por Luzi A Lugiyato; E solução de luz do dia liderada por Leonardo Drs Timothy Day.
Capaso disse: “Esta é uma nova e emocionante tecnologia que integra fotônicos não lineares no chip para criar Ultrakort Ultrak Dal no meio-gravado; não havia nada que isso até agora”, disse Capaso. “Além disso, esses dispositivos podem ser facilmente produzidos nas fundições a laser industriais usando a fabricação padrão de semicondutores”.
O infravermelho médio é uma seção invisível do espectro magnético eletrônico que se beneficia hoje em aplicações ambientais. Como muitas moléculas de gás, como dióxido de carbono e metano, absorvem com eficiência a luz de infraversa média, o alcance desse comprimento de onda tornou-se uma ferramenta importante para monitorar gases ambientais, especialmente com a tecnologia quântica de laser em cascata com CAPSO nos anos 90.
O novo papel pode detectar uma maneira de gerar a fonte de luz de banda larga que pode detectar, por exemplo, as impressões digitais de muitos gás absorvente separado em um único dispositivo.
“O primeiro autor do Capaso Group, co-autores e associados de pesquisa, Dmitry Kazakov, disse:” A principal etapa para criar a fonte do supercontínio, que pode criar milhares de freqüências diferentes em um chip “.” Acho que é uma probabilidade real para o futuro dessa plataforma “”
A engenharia nanofotônica básica é o laser quântico básico em cascata, que cria um feixe consistente de luz infravermelha média, mantendo vários materiais semicondutores nanoestruturados juntos. Outros lasers de semicondutores não são como lasers que dependem das técnicas bem estabelecidas chamadas de bloqueio de modo, os lasers quânticos em cascata são notoriamente difíceis por causa de sua mobilidade inerentemente extrema. Os geradores de pulso de infravermelho médio existentes com base em lasers quânticos em cascata geralmente são necessários para emitir o pulso e as configurações complexas para obter muitos materiais de hardware separados. Eles geralmente são limitados a uma potência de saída específica e largura de banda do espectro.
Combinando o novo gerador de pulsos perfeitamente, em um único dispositivo, lasers fotônicos e integrados não liners integrados criam várias idéias para produzir certos tipos de pulsos de luz de picossegundos. No design de sua arquitetura de chips, os pesquisadores se inspiraram em um dispositivo de modulação de luz aparentemente relacionada, chamada Micrrorssonador de Funcionários. O pensamento criativo deles permite que eles contornem táticas tradicionais, como bloqueio de modo para sua geração de pulsos.
“Nossa medida era obsoleta quando a pesquisa em cascata quântica chegou”, disse Thodor Letsau, estudante de graduação do MIT e pesquisador do Capaso Group. “Integramos os dois tipos de campos e a comunidade de ressonadores Keri a pegou e a aplicava ao nosso sistema que foi um processo emocionante”.
“Para mim, o impacto mais significativo de nosso novo emprego, a fascinante física-deu a confiança na fabricação e operação de nossa arquitetura multicumpone, que agora é um grande desafio na fotônica integrada intermediária”, diz o professor de Tu. “Estamos desenvolvendo uma nova arquitetura para permitir a eficácia que já pensamos impossível”.
Os pesquisadores atraíram uma teoria fundamental publicada na década de 1980 que estabeleceu uma estrutura para os ressonadores de carros passivos. Um dos novos co-autores do artigo é Luizi Lugiato, que trabalhou para reconstruir sua equação principal para descrever a mobilidade do sistema a laser no meio do IR.
“Este é um emocionante final de uma jornada que começou com a equação de Lugiato-Leffver”, disse Emérito Lucyto, professor da Universidade Insubria, na Itália. “O que foi iniciado como modelo para sistemas passivos foi desenvolvido na estrutura integrada para as combinações de frequência de Soliton de todos os tipos de cavidade que esse caminho foi direcionado para prever os lasers quânticos em cascata de optalidade em nosso limiar – agora confirmado por este teste”.
O novo laser de infravermelho médio pode manter com segurança a produção de pulsos por várias horas de uma só vez. Sério, também pode ser produzido usando processos de tecido industrial existentes, o que pode aumentar bastante sua velocidade. O dispositivo é feito com um ressonador de anel que pode ser alimentado externamente; Um laser no chip que impulsiona o ressonador do anel; E um segundo ressonador de anel ativo que atua como um filtro. Os chips foram criados nas mensalidades.
“Essa tecnologia prometeu ser um verdadeiro gerente de jogos na espectroscopia do meio-base”, disse o vice-presidente sênior e gerente geral da Diwish Solutions Business Unit da Diwish Solutions. “A eficiência do levantamento de processos fabricados existentes para produzir esses dispositivos em fragmentos comerciais pode realmente permitir muitos dos próximos mercados, incluindo monitoramento ambiental, controle de processos industriais, pesquisa em ciências da vida e diagnóstico médico”.
A pesquisa foi baseada no trabalho apoiado pela National Science Foundation sob o subsídio nº ECCS 221715. Outras fontes do fundo incluem os programas de bolsa de estudos de Ciência e Engenharia do Departamento de Defesa e Bolsa de Pós -Graduação e o Conselho Europeu de Pesquisa.
O Escritório de Desenvolvimento de Tecnologia de Harvard protegeu inovações associadas a este estudo e explora oportunidades comerciais.
