Ученые из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) и Венского технического университета (TU Wien) создали новый тип лазера с перестраиваемой длиной волны. Он сочетает лучшие качества современных лазерных технологий: плавную настройку, надежность и компактность.

Такие лазеры нужны везде — от телекоммуникаций до медицины и контроля утечек газа. Но обычно приходится чем-то жертвовать: либо диапазоном настройки, либо точностью, либо простотой конструкции. Например, лазеры с широким диапазоном часто требуют подвижных частей, что усложняет и удорожает устройство. Новый лазер решает эту проблему.

Разработка описана в журнале Optica. Ее возглавили Федерико Капассо из Гарварда и Бенедикт Шварц из TU Wien.

Лазер работает в среднем инфракрасном диапазоне, но его можно адаптировать и для других длин волн — например, для телекоммуникаций или медицинской диагностики.

Как это работает

Лазер состоит из нескольких микроскопических колец разного размера, соединенных с одним волноводом. Каждое кольцо излучает свет своей длины волны. Меняя подаваемый ток, можно плавно переключаться между ними.

• Преимущество 1: Конструкция без подвижных частей — надежная и простая в производстве.
• Преимущество 2: Лазер устойчив к обратным отражениям, которые обычно мешают работе.

Мы можем точно настраивать длину волны, просто меняя размер кольца, — объясняет Теодор Летсо, соавтор исследования.

Устройство может заменить существующие лазеры, у каждого из которых есть недостатки. Например:

• Лазеры с распределенной обратной связью точны, но у них узкий диапазон.
• Лазеры с внешним резонатором настраиваются шире, но сложны и менее стабильны.

Новый лазер объединяет преимущества обоих типов.

Этот лазер может серьезно удешевить и упростить технологии, где важна точная настройка длины волны:

• Телекоммуникации — более стабильная передача данных.
• Медицина — компактные диагностические приборы.
• Промышленность — датчики для контроля газов (метан, CO₂).

Главное преимущество — масштабируемость. Технологию можно адаптировать под разные диапазоны, а отсутствие подвижных частей делает лазер долговечным.

Пока лазер работает только в среднем ИК-диапазоне. Для коммерческого успеха нужно доказать, что он так же эффективен в видимом и ближнем ИК-диапазонах, где спрос выше. Кроме того, неясно, как поведет себя устройство при массовом производстве — иногда лабораторные образцы сложно воспроизвести в промышленных масштабах.

Ранее ученые впервые измерили сверхбыстрый лазер полностью.