Laser cahaya tampak menyusut menjadi skala chip

Para peneliti di AS telah menciptakan laser cahaya tampak berperforma tinggi pertama, dapat disetel, dan dengan lebar garis sempit yang cukup kecil untuk muat pada chip fotonik. Dikembangkan oleh tim di Fakultas Teknik dan Sains Terapan Universitas Columbia, laser baru beroperasi pada panjang gelombang yang lebih pendek dari bagian merah spektrum elektromagnetik dan dapat digunakan dalam teknologi seperti optik kuantum, bioimaging, dan tampilan laser.

“Sampai saat ini, laser dengan kinerja serupa dengan yang kami kembangkan berukuran benchtop dan mahal, sehingga tidak cocok untuk teknologi dampak tinggi seperti jam atom portabel dan perangkat AR/VR [augmented reality dan virtual reality],” jelas Mateus Corato Zanarella, anggota dari Kelompok nanofotonik Michal Lipson di Kolombia. “Dalam pekerjaan kami, kami menunjukkan bagaimana kami dapat menggunakan fotonik terintegrasi untuk secara drastis mengecilkan ukuran sistem laser yang kompleks.”

Fotonik terintegrasi telah merevolusi cara kita mengontrol cahaya untuk aplikasi seperti komunikasi data, pencitraan, penginderaan, dan perangkat biomedis, tambahnya. Dengan merutekan dan membentuk cahaya menggunakan komponen berskala mikro dan nano, sekarang dimungkinkan untuk mengecilkan sistem optik penuh menjadi objek yang dapat ditampung di ujung jari. Meskipun ada kemajuan besar, bagaimanapun, laser skala chip berkinerja tinggi masih kurang – artinya komponen kunci untuk miniaturisasi lengkap masih di luar jangkauan.

Cahaya linewidth merdu dan sempit dengan panjang gelombang lebih pendek dari merah

Platform laser on-chip baru Columbia adalah yang pertama mendemonstrasikan cahaya linewidth yang dapat disetel dan sempit pada panjang gelombang lebih pendek dari merah, dengan jejak terkecil dan panjang gelombang terpendek (404 nm) dari platform laser terintegrasi. Ini terdiri dari dioda laser Fabry-Perot komersial sebagai sumber cahaya dan chip terintegrasi fotonik (PIC) dengan resonator silikon nitrida berukuran mikron. Komponen terakhir dirancang untuk memodifikasi emisi laser menjadi frekuensi tunggal, mudah disetel dan lebar garis sempit melalui proses fisik yang dikenal sebagai penguncian injeksi sendiri. Tanpa PIC ini, perangkat akan memancarkan beberapa panjang gelombang dan tidak akan mudah disetel.

“Setiap dioda laser awalnya memancarkan cahaya tidak murni dengan corak warna berbeda dan kami merancang PIC kami untuk 'memurnikan' pancaran itu,” kata Zanarella Dunia Fisika. “Saat kami menggabungkan dioda dan chip, umpan balik optik yang selektif dan dapat dikontrol yang disediakan oleh PIC memaksa laser untuk memancarkan satu warna dengan kemurnian tinggi, bukan beberapa warna.”

Aplikasi kelas atas

Para peneliti mengatakan bahwa mereka dapat menghasilkan dan mengontrol cahaya murni pada warna dari dekat-ultraviolet hingga inframerah-dekat dengan cara yang tepat dan cepat – hingga 267 petahertz/detik. Cahaya seperti itu dapat digunakan dalam aplikasi kelas atas seperti jam atom portabel yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan karena ukuran sumber laser yang diperlukan. Aplikasi potensial lainnya termasuk informasi kuantum, biosensing, jangkauan laser bawah air (LiDAR) dan Li-Fi (komunikasi cahaya tampak).

Pulsa cahaya tampak ultrapendek menjadi mudah

“Yang menarik dari pekerjaan ini adalah kami telah menggunakan kekuatan fotonik terintegrasi untuk mendobrak paradigma yang ada bahwa laser tampak berperforma tinggi harus menjadi benchtop dan berharga puluhan ribu dolar,” kata Zanarella. “Sampai saat ini, tidak mungkin untuk menyusutkan dan menyebarkan teknologi secara massal yang membutuhkan laser yang dapat disetel dan terlihat dengan lebar garis yang sempit. Contoh penting adalah optik kuantum, yang membutuhkan laser berkinerja tinggi dengan beberapa warna dalam satu sistem. Kami berharap temuan kami akan memungkinkan sistem cahaya tampak terintegrasi penuh untuk teknologi yang ada dan yang baru.”

Para peneliti Columbia sekarang bermaksud untuk mengubah laser skala chip mereka menjadi unit mandiri yang dapat dengan mudah digunakan dalam aplikasi praktis. Mereka juga telah mengajukan paten untuk teknologi mereka, yang mereka jelaskan Nature Photonics.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/visible-light-lasers-shrink-to-chip-scale/