Une haute performancelaser ultrarapidede la taille du bout d'un doigt
Selon un article de couverture récemment publié dans la revue Science, des chercheurs de l'Université de la Ville de New York ont démontré une nouvelle méthode pour créer des systèmes à haute performance.lasers ultrarapidesen nanophotonique. Ce mode verrouillé miniaturisélaserémet une série d'impulsions lumineuses cohérentes ultracourtes à intervalles de femtoseconde (milliardièmes de seconde).
verrouillage de mode ultrarapidelasersCes lasers peuvent contribuer à percer les secrets des phénomènes naturels les plus rapides, comme la formation ou la rupture de liaisons moléculaires lors de réactions chimiques, ou la propagation de la lumière dans les milieux turbulents. Leur vitesse élevée, leur intensité d'impulsion maximale et leur large spectre d'absorption permettent également le développement de nombreuses technologies photoniques, notamment les horloges atomiques optiques, l'imagerie biologique et les ordinateurs utilisant la lumière pour le calcul et le traitement des données.
Cependant, les lasers à modes verrouillés les plus avancés restent des systèmes de bureau extrêmement coûteux et énergivores, limités à une utilisation en laboratoire. L'objectif de cette nouvelle recherche est de les miniaturiser en un système de la taille d'une puce, pouvant être produit en série et déployé sur le terrain. Les chercheurs ont utilisé une plateforme de matériaux émergents à base de niobate de lithium en couches minces (TFLN) pour façonner et contrôler précisément les impulsions laser grâce à l'application de signaux électriques radiofréquences externes. L'équipe a combiné le gain laser élevé des semi-conducteurs de classe III-V avec les capacités de mise en forme d'impulsions efficaces des guides d'ondes photoniques nanométriques en TFLN pour développer un laser émettant une puissance de crête élevée de 0,5 watt.
Outre sa taille compacte, comparable à celle du bout d'un doigt, ce laser à modes verrouillés récemment mis au point présente des propriétés uniques, inaccessibles aux lasers traditionnels. Il permet notamment d'ajuster précisément la fréquence de répétition de l'impulsion de sortie sur une large plage de 200 MHz, simplement en modulant le courant de pompage. Grâce à cette puissante reconfiguration, l'équipe espère réaliser une source de peigne de fréquences stable sur une puce, un atout essentiel pour la détection de précision. Parmi les applications pratiques, on peut citer l'utilisation des téléphones mobiles pour diagnostiquer les maladies oculaires, analyser la présence d'E. coli et de virus dangereux dans les aliments et l'environnement, et permettre la navigation en cas de panne ou d'indisponibilité du GPS.
Date de publication : 30 janvier 2024