Små men kraftfulla: nya gröna lasrar kan revolutionera kommunikation, medicin och kvantteknologi

StockholmForskare har gjort ett stort framsteg inom laserteknologi genom att utveckla små lasrar som avger grönt ljus. Att skapa stabila, små gröna lasrar har varit mycket svårt, ett problem känt som "gröna gapet". Tidigare metoder som använde elektriska strömmar i halvledare fungerade för röda och blå lasrar men inte för gröna. Nu har forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) löst detta problem genom att förändra en liten optisk komponent kallad mikrokavitet.

Teamet skapade en liten, chipstor enhet som kan ändra sin tjocklek och exponeras för mer luft. Detta gör att den kan producera olika ljusvåglängder som täcker hela det så kallade "gröna gapet". Denna förbättring kan användas på många spännande sätt.

• Underkommunikation med hjälp av blågröna våglängder på grund av vattnets genomskinlighet
• Medicinska behandlingar som laserbehandling för diabetisk retinopati
• Laserprojektorer med fullfärgsspektrum
• Kvantberäkningar och kommunikation

Mikroresonatorn som används i denna studie är tillverkad av kiselnitrid. När infrarött ljus kommer in i den ringformade enheten, cirkulerar det flera gånger och blir mycket intensivt, vilket leder till en interaktion med kiselnitrid. Denna interaktion orsakar optisk parametrisk oscillation (OPO), vilket skapar två nya ljusvåglängder som kallas idler och signal. Forskarna justerade mikroresonatorn för att generera över 150 olika våglängder.

Läs också:

Idag · 12:24

Innovativ process förvandlar växtavfall till grönt flygbränsle

Gröna lasrar tillverkade på chip kan nu fungera med andra enheter för fler användningsområden. Till exempel, inom kvantdatorer, kan små gröna lasrar lagra data i qubits. Vanligtvis använder kvantsystem större och tyngre lasrar som är svåra att använda utanför laboratorier.

Att förbättra energieffektiviteten vid skapandet av grön-gaps-laserfärger är mycket viktigt. För närvarande omvandlas endast en liten del av laserens ingångseffekt till utgående effekt. Bättre kopplingar mellan ingångslasern och vågledaren som leder ljuset in i mikroresonatorn kan avsevärt öka denna effektivitet.

Denna utveckling avslutar utbudet av små lasrar och gör dem mer användbara inom olika avancerade teknikområden. Arbetet av NIST-teamet är därför betydelsefullt och ger nya möjligheter samt förbättrade tillämpningar inom flera områden.