Nan yon depa nan apwòch estanda modelocking, yon ekip chèchè ki te dirije pa Pwofesè Giacomo Scalari ak Jerome Faist nan Depatman Fizik nan ETH Zurich, ak Pwofesè Christian Jirauschek nan Inivèsite Teknik la nan Minik, te kreye yon monolitik modelocked lazè semiconductor ak yon pousantaj repetisyon kontinyèlman ak lajman reglabl soti nan 4 a 16 GHz. Epi, curieux, apwòch yo ta dwe travay pou lòt lazè semi-conducteurs ak longèdonn emisyon lazè.
Pou rale li, chèchè yo te itilize yon lazè kaskad pwopòsyon terahertz (THz) (QCL) pou pwodwi peny frekans aderan. Pandan ke li se byen li te ye ke THz QCL yo ka itilize pou jenere peny, dènye devlopman ekip la nan planarized THz QCLs ak pwopriyete mikwo ond amelyore ankouraje yo eksplore modulasyon an fò nan kavite lazè a lè l sèvi avèk mikwo ond ekstèn-e yo te dekouvri plizyè rejim nouvo nan operasyon lazè semi-conducteurs.
"Aparèy nou an baze sou yon planarize THz QCL. Materyèl rejyon aktif li yo konsiste de yon galyòm arsenide (GaAs)/aliminyòm gallium arsenide (AlGaAs) superlattice, wafer-kolabore ak yon substrate konpayi asirans GaAs, "eksplike Urban Senica, ki moun ki nan moman sa a te yon Ph.D. etidyan nan ETH Zurich men kounye a se yon kamarad postdoktoral nan laboratwa Inivèsite Harvard pou optik nanokal. "Lè w sèvi ak fotolitografi ak grave sèk, yo defini yon gid ond Ridge aktif epi imedyatman planarized ak ba -pèt polymère benzocyclobutene (BCB). Yon gid ond se sandwich vètikal ant de kouch metalizasyon pwolonje, ki limite mòd yo optik ak mikwo ond epi aji kòm kontak elektrik pou prejije aparèy lazè a."
Konfigirasyon sa a lakòz pèt pwopagasyon ki ba, diminye dispèsyon kromatik, ogmante dissipasyon chalè, ak amelyore pwopriyete mikwo ond, paske lazè a entegre nan yon gid ond mikwo ond ki ba -pèt, ki ba-enpedans.
Modèl aktif
Metòd ekip la baze sou aktif modelocking, ki enplike modulation lazè patipri vòltaj atravè yon ekstèn siyal elektrik pou jenere yon tren aderan pulsasyon kout optik (yon peny frekans). Nan demonstrasyon anvan yo, sa a sèlman te travay si frekans nan siyal la modulation te senkronize ak tan li pran limyè a vwayaje ant de miwa yo nan lazè a (li nan fiks pa dimansyon yo kavite fizik).
"Nou te demontre yon rejim konplètman roman, nan ki nou ka kontinyèlman ak lajman melodi frekans nan to repetisyon nan tren batman kè a pa otan ke 400%," di Senica. "Se tunability ekstraòdinè sa a reyalize pa fòme yon osilasyon mikwo ond kanpe sou tout kavite lazè a, ki rezilta nan yon efè rale batman kè ki vitès oswa ralanti batman kè optik la pou toujou senkronize ak frekans modulasyon ekstèn lan."
Kontwole vitès batman optik sou-chip atravè mikwo ond
Youn nan aspè ki pi fre nan travay sa a se "nou ka esansyèlman kontwole vitès pulsasyon optik sou yon chip fotonik ak mikwo ond," Senica di. "Nan yon senp analoji, li sanble ak yon vag dlo pouse yon surfe pi devan. Nan tèm ki pi teknik, gen yon frekans-depandan chanjman faz ant mikwo ond lan ak batman optik, ak rezilta gradyan pwogrè/pèt la rezilta nan yon vitès gwoup modifye nan batman optik la pou ke nouvo pousantaj repetisyon an matche ak frekans mikwo ond ekstèn lan. rezilta simulation."
Tout pwojè sa a se yon akimilasyon plizyè ane nan gwo pwogrè teknik ak syantifik, ki gen ladan konsepsyon ak kwasans epitaksi molekilè nan rejyon aktif lazè bande; simulation, fabwikasyon, ak karakterizasyon planarized THz QCLs; ak anpil simulation analyse ak nimerik nan kavite lazè modulation.
Yon pati kle nan travay ekip la te enplike simulation avanse nan aparèy yo. "An patikilye, kolaboratè nou yo nan TU Munich nan Almay devlope yon nouvo apwòch simulation pou modèl tout kavite lazè modulation," di Senica. "Sa gen ladann modélisation sistèm pwopòsyon lazè a, pwopagasyon mikwo ond lan, ak jenerasyon batman optik -konbine twa domèn diferan nan yon sèl etid simulation, repwodui avèk presizyon rezilta eksperimantal yo epi bay enfòmasyon enpòtan sou dinamik lazè a."
Kominikasyon, spèktroskopi, ak aplikasyon pou deteksyon pi devan
Gras a lazè modèl yo kontinyèlman ak lajman reglabl, gen anpil aplikasyon potansyèl pou kominikasyon, espektroskopi, ak deteksyon. "Pou domèn tan an, tren batman kè aderan an ka senkronize ak yon siyal mikwo ond ekstèn abitrè oswa liy reta reglabl," di Senica. "Pou domèn frekans lan, espas mòd reglabl nan peny frekans lan ka fèmen nenpòt twou vid ki genyen yo."
An reyalite, Senica ak kòlèg li yo te deja demontre yon eksperyans espektroskopi absòpsyon ki te egzije sèlman yon senp detektè entansite-olye yon enstriman espektwomèt ki menm gwosè ak tab-.
"Nou kwè apwòch nou an pral relativman senp pou aplike ak lòt kalite lazè semi-conducteurs atravè rejyon enfrawouj ak vizib nan spectre elektwomayetik la epi ale wout la pou yon gran varyete aplikasyon," Senica di. "Yon aspè enpòtan yo pral optimize pwopriyete mikwo ond, ansanm ak anbalaj avanse nan aparèy sa yo."
