Jauns sasniegums Ultrashort Laser Impulsu tehnoloģijā

Lāzeri kļūst par neskaitāmu ierīču un nozaru neatņemamu sastāvdaļu. Kad lāzera stars mijiedarbojas ar nanomēroga materiāla virsmu, tas izstaro gaismas vilni, ko sauc par "plazmonu" (plazmas eksitonu), un konkrētā plazmas eksitona īpašības var nodot informāciju. Optiskajā pārraidē lāzers sūknē gaismu komponentā, ko sauc par "piesātināmo absorbētāju", lai radītu optisku signālu.
Nesen Yu Yao, Arizonas štata universitātes elektrotehnikas asociētais profesors, un viņas pētnieku grupa Arizonas štata Fotonikas inovāciju centrā ir izstrādājuši ātrāku, energoefektīvāku nanomēroga lāzera elementu, ko sauc par grafēna-plazmas hibrīda metastrukturētu piesātināmu absorbētāju. vai GPSMA.
GPSMA ir potenciāls pielietojums tādās nozarēs kā sakari, informācijas apstrāde, spektroskopija un biomedicīna. Absorbētāju var izmantot, lai uzlabotu ātrumu, efektivitāti un vispārējo veiktspēju, lai uzlabotu datu pārraidi, informācijas apstrādi, biomedicīnas sensorus un attēlveidošanas tehnoloģijas.
Pateicoties tā labvēlīgajām īpašībām optiskajā modulācijā un piesātinātajā absorbcijā, Yu Yao komanda savā izstrādē iekļāva mākslīgi veidotu metāla-grafēna hibrīdu.
Nesenajā rakstā, kas publicēts zinātniskajā žurnālā ACS Nano, Yao sīki izklāsta, kā viņas laboratorija integrēja uz grafēnu balstītu piesātināmo absorbētāju un kā viņiem izdevās uzlabot ierīci, lai samazinātu enerģijas patēriņu, vienlaikus saglabājot īpaši ātru reakcijas laiku.
Viņi ieguva šos svarīgos rezultātus, izstrādājot optisko antenu bloku, kas fokusē gaismu uz materiāla nanomēroga spraugām, kas pazīstamas kā karstie punkti, lai veicinātu absorbciju. Fokusējot lāzeru uz šiem karstajiem punktiem, viņi novēroja uzlabotu veiktspēju un samazinātu enerģijas patēriņu.
"Grafēns ir viegls, un tam ir ātrs optiskās reakcijas laiks, taču tā monoslāņa formā ir zema absorbcija," sacīja Yu Yao. "Mēs izstrādājām ierīci tā, lai gaismas absorbciju nanomēroga karstajos punktos varētu palielināt par vairāk nekā trim kārtām, radot ne tikai spēcīga gaismas absorbcija, bet arī piesātinājuma absorbcijas efekts. Izmantojot GPSMA, mēs izgatavojam piesātināmas absorbcijas ierīci, kas faktiski var samazināt enerģijas patēriņu par gandrīz divām līdz trim kārtām."
Pamatojoties uz ievērojami palielināto ātrumu, to jaunā tehnoloģija pavērs jaunas iespējas infrasarkano staru lāzera spektroskopijai un ātrgaitas optisko signālu sakariem (optiskā kabeļa un satelīta sakariem).
"Mūsu ierīce var darboties rekordlielā ātrumā," sacīja Yu Yao, "tradicionālie piesātinātie absorbētāji var darboties nanosekundes laika skalā, taču tagad mēs varam sasniegt aptuveni 60 femtosekundes, vairāk nekā 100,{2}} reizes ātrāk nekā iepriekš. "
Pašlaik GPSMA elektromagnētiskajā spektrā darbojas tuvu infrasarkano staru viļņu garumā. Tā kā grafēnam ir plaša optiskā reakcija, tas var paplašināt savu spektrālo pārklājumu līdz garākiem viļņu garumiem infrasarkanajā spektrālajā reģionā, kas būtiski ietekmē molekulāro spektroskopiju un optiskos sakarus. Tomēr garākiem viļņu garumiem tradicionāli ir grūtāk panākt piesātinātu absorbciju un ģenerēt ultraīsus lāzera impulsus. Tāpēc GPSMA dizaina koncepcija var aizpildīt šādu tehnoloģisko plaisu.
Yu Yao komandas ierīcei ir potenciāli pielietojumi telekomunikāciju, enerģētikas un biomedicīnas nozarēs. Šādus absorbētājus varētu izmantot, lai uzlabotu optisko šķiedru kabeļu ātrumu, efektivitāti un vispārējo veiktspēju, paverot iespējas uzlabot datu pārraidi, saules bateriju veiktspēju un slimību noteikšanas attēlveidošanas tehnoloģijas.