Kleine, krachtige lasers openen nieuwe toepassingen en vullen de 'groene kloof'

AmsterdamWetenschappers boeken belangrijke vooruitgang in lasertechnologie door de ontwikkeling van kleine lasers die groen licht uitstralen. Het creëren van stabiele, compacte groene lasers was zeer uitdagend, een probleem bekend als de "groene kloof." Eerdere methoden die gebruik maakten van elektrische stromen in halfgeleiders waren succesvol voor rode en blauwe lasers, maar niet voor groene. Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben nu deze kloof gedicht door een klein optisch onderdeel, een microresonator, aan te passen.

Het team heeft een klein apparaat ter grootte van een chip ontwikkeld dat van dikte kan veranderen en meer blootgesteld kan worden aan lucht. Hierdoor kan het verschillende lichtgolflengtes produceren die het volledige groene gat afdekken. Deze vooruitgang kan op veel spannende manieren worden toegepast.

• Onderwatercommunicatie dankzij de transparantie van water voor blauw-groen licht
• Medische behandelingen zoals lasertherapie voor diabetische retinopathie
• Kleurenlaserprojectiesystemen voor beeldschermen
• Quantumcomputing en -communicatie

De in deze studie gebruikte microresonator is gemaakt van silicium nitride. Wanneer infraroodlicht het ringvormige apparaat binnentreedt, circuleert het herhaaldelijk, waardoor de intensiteit toeneemt en het silicium nitride beïnvloedt. Deze interactie leidt tot optische parametrische oscillatie (OPO), waarbij twee nieuwe lichtgolflengten, de idler en het signaal, worden gecreëerd. De onderzoekers hebben de microresonator zo afgesteld dat er meer dan 150 verschillende golflengten worden geproduceerd.

Lees ook:

Vandaag · 12:24

Groen proces zet plantafval om in vliegtuigbrandstof

Groene lasers op chips werken nu samen met andere apparaten voor meer toepassingen. Zo kunnen kleine groene lasers in de quantumcomputer data opslaan in qubits. Normaal gesproken gebruiken quantum systemen grotere en zwaardere lasers, die buiten laboratoria moeilijk te hanteren zijn.

Het verhogen van de energie-efficiëntie bij het creëren van groen-gat laser kleuren is cruciaal. Op dit moment wordt slechts een klein deel van de ingevoerde laserenergie omgezet in uitvoerenergie. Door de aansluiting tussen de invoerlasser en de golfgeleider die het licht naar de microresonator leidt te verbeteren, kan deze efficiëntie aanzienlijk worden verhoogd.

Deze ontwikkeling voltooit het assortiment van kleine lasers en maakt ze nuttiger in diverse geavanceerde technologiegebieden. Daarmee speelt het werk van het NIST-team een cruciale rol, door nieuwe mogelijkheden en verbeterde toepassingen in verschillende sectoren te introduceren.