Sebuah tim di Harvard dan Tu Wien telah menemukan laser merdu baru yang menggunakan serangkaian cincin untuk dengan lancar memancarkan banyak panjang gelombang cahaya dari satu chip.
Para peneliti di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (Laut) dan Tu Wien (Wina, Austria) telah menemukan jenis baru laser semikonduktor yang dapat merdu yang menggabungkan atribut terbaik dari produk laser paling canggih saat ini, menunjukkan tuning panjang gelombang yang mulus, andal, dan luas dalam desain yang sederhana, berukuran sederhana.
Laser yang dapat merdu, atau laser yang panjang gelombang output cahaya dapat diubah dan dikendalikan, merupakan bagian integral dari banyak teknologi, dari telekomunikasi berkecepatan tinggi hingga diagnostik medis hingga inspeksi keselamatan pipa gas. Namun teknologi laser menghadapi banyak pengorbanan – misalnya, laser yang memancarkan berbagai panjang gelombang, atau warna, mengorbankan keakuratan masing -masing warna. Tetapi laser yang secara tepat dapat menyetel ke banyak warna menjadi rumit dan mahal karena membutuhkan bagian yang bergerak.
Perangkat baru suatu hari nanti dapat menggantikan banyak jenis laser yang dapat disetujui dalam paket yang lebih kecil dan lebih hemat biaya.
Penelitian ini diterbitkan di Optica dan dipimpin bersama oleh Federico Capasso, Profesor Fisika Terapan Robert L. Wallace dan Peneliti Senior Vinton Hayes di bidang Teknik Listrik di Laut, dan Profesor Benedikt Schwarz di Tu Wien (Universitas Teknologi Wina). Kedua kelompok memiliki kemitraan penelitian yang sudah lama ada.
Para peneliti pada awalnya telah menunjukkan laser yang memancarkan cahaya di rentang panjang gelombang inframerah tengah karena di situlah laser kaskade kuantum, yang menjadi dasar arsitektur mereka, biasanya memancarkan. “Fleksibilitas platform baru ini berarti bahwa laser yang serupa dapat dibuat pada panjang gelombang yang lebih relevan secara komersial, seperti untuk aplikasi telekomunikasi, untuk diagnostik medis, atau untuk laser apa pun yang memancarkan spektrum cahaya yang terlihat,” kata Capasso, yang ikut menemukan laser kaskade kuantum pada tahun 1994.
Laser baru terdiri dari beberapa laser berbentuk cincin kecil, masing-masing ukuran yang sedikit berbeda, dan semuanya terhubung ke pandu gelombang yang sama. Setiap cincin memancarkan cahaya dari panjang gelombang yang berbeda, dan dengan menyesuaikan input arus listrik, laser dapat dengan lancar menyetel antara panjang gelombang yang berbeda. Desain yang cerdas dan kompak memastikan laser hanya memancarkan satu panjang gelombang pada satu waktu, tetap stabil bahkan di lingkungan yang keras, dan dapat dengan mudah diskalakan. Cincin berfungsi baik satu per satu atau semua bersama -sama untuk membuat balok yang lebih kuat.
“Dengan menyesuaikan ukuran cincin, kami dapat secara efektif menargetkan garis apa pun yang kami inginkan, dan setiap frekuensi penguat yang kami inginkan,” kata penulis co-lead Theodore Letsou, seorang mahasiswa pascasarjana MIT dan peneliti di laboratorium Capasso di Harvard. “Semua cahaya dari setiap laser tunggal digabungkan melalui pandu gelombang yang sama dan dibentuk menjadi balok yang sama. Ini cukup kuat, karena kita dapat memperpanjang rentang tuning laser semikonduktor khas, dan kita dapat menargetkan panjang gelombang individu menggunakan radius cincin yang berbeda.”
“Apa yang benar-benar baik tentang laser kami adalah kesederhanaan fabrikasi,” tambah penulis co-lead Johannes Fuchsberger, seorang mahasiswa pascasarjana di Tu Wien, di mana tim mengarang perangkat menggunakan fasilitas Cleanroom secara permanen disediakan oleh pusat sekolah untuk mikro dan nanostruktur. “Kami tidak memiliki bagian yang dapat dipindahkan secara mekanis dan skema fabrikasi yang mudah yang menghasilkan jejak kecil.”
Arsitektur unik laser juga menjaga masalah -masalah umum seperti umpan balik optik, atau ketika beberapa cahaya laser dipantulkan ke belakang ke dalam sumber dan dapat menyebabkan destabilisasi. Karena cincin laser baru memancarkan secara tidak langsung, baik searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam, tidak ada peluang untuk refleksi kembali.
Laser cincin baru mungkin dapat menggantikan teknologi saat ini untuk berbagai jenis laser semikonduktor yang dapat merdu yang masing -masing memiliki kekuatan dan kelemahan tergantung pada aplikasinya. Misalnya, laser umpan balik terdistribusi membuat balok yang halus dan akurat dan karenanya digunakan dalam serat telekomunikasi untuk mengirim sinyal optik jarak jauh, tetapi rentang tuningnya sempit. Laser rongga eksternal, di sisi lain, memiliki rentang tuning yang lebih luas tetapi desain yang lebih kompleks dan bagian yang bergerak, yang membuat garis laser mereka cenderung melompat -lompat. Ini biasanya digunakan dalam sensor gas yang menguji kebocoran dalam pipa, karena mereka dapat mendeteksi gas seperti metana dan karbon dioksida yang menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.
Koran itu ditulis bersama oleh Dmitry Kazakov dan Rolf Szedlak. Tim telah mengajukan perlindungan paten dengan Kantor Pengembangan Teknologi Harvard dan Kantor Manajemen Lisensi Tu Wien.
Publikasi asli
J. Fuchsberger et al., Laser cincin semikonduktor yang terus -menerus dan dapat disetel secara luas, Optica 12,7, 985 (2025).
https://doi.org/10.1364/optica.559884
