Это исследование является результатом тесного сотрудничества между сотрудниками факультета электротехники и информационных технологий Технического университета Мюнхена (TUM) и физического факультета LMU в Мюнхене.
В их последней статье, опубликованной в Nature Communications, описываются эксперименты, показывающие, что дешевые и надежные полупроводниковые лазеры могут производить световые импульсы высокой энергии длительностью до 60 пикосекунд (триллионных долей секунды) без недостатков предыдущих подходов с точки зрения энергопотребления и размера устройства. В то же время в нем представлены теоретические результаты, предсказывающие, что этот метод преодолеет следующий барьер для таких лазеров: субпикосекундные импульсы.
«Наши модели и симуляции позволяют нам идентифицировать изменения в экспериментальной установке, которые могут привести к дальнейшему увеличению производительности в тысячу раз», — говорит д-р.
Кристиан Джираушек из TUM, "потенциально производит импульсы короче 30 фемтосекунд."
Преобразование непрерывной волны в короткие интенсивные импульсы
В подходе мюнхенских исследователей используется относительно новый тип лазера в новой конфигурации. Доктор.
Роберт Хубер, лидер группы LMU, является соавтором этого устройства, лазера с синхронизацией мод в области Фурье (FDML). Вместо того, чтобы излучать свет, сосредоточенный на одном узкоспециализированном «цвете», лазер FDML быстро и многократно проходит через диапазон длин волн. Идея эксперимента теперь состоит в том, чтобы преобразовать непрерывный волновой выход FDML-лазера в короткие интенсивные импульсы.
«Преимущество этой экспериментальной конфигурации, — объясняет Хубер, — заключается в том, что вся энергия каждой развертки FDML-лазера хранится непосредственно в виде светового поля, рассеянного, как цвета инфракрасной радуги, в километровом оптическом волокне внутри световода. лазерный резонатор."Это более эффективно, чем хранение энергии в полупроводниковой структуре лазерного источника.
Компоненты с разной длиной волны перемещаются с разной скоростью и входят во второе оптическое волокно вне лазера в разное время. Это второе волокно расположено так, что разные скорости точно компенсируют разное время входа: все цвета выходят из второго волокна одновременно, образуя короткий лазерный импульс. Это ключ к сохранению высокой выходной энергии даже при сокращении времени импульса — без увеличения энергопотребления и без необходимости использования устройства большего размера.
Это исследование было поддержано программой Emmy Noether Немецкого исследовательского фонда (DFG) — HU 1006 / 2-1, JI 115 / 1-1; проектом DFG JI 115 / 2-1; и Европейским союзом через FUN OCT (FP7 HEALTH, номер контракта 201880) и FDML-Raman (контракт ERC 259158).