Лазеры давно стали незаменимыми в самых разных областях — от медицины до микроэлектроники. Но современные технологии требуют еще большей точности, особенно когда речь идет о сверхкоротких импульсах света длительностью в пико- и наносекунды. Такие импульсы нужны, например, для ювелирной резки алмазов или производства полупроводников. Проблема в том, что большинство лазеров с узкой полосой пропускания выдают импульсы фиксированной длительности, а это ограничивает их применение.

Недавно группа ученых из Шанхайского университета представила прорывную разработку — лазер с ультраузкой полосой, но при этом с регулируемой длительностью импульса.

Результат опубликованы в издании Advanced Photonics Nexus.

Ведущий автор исследования Вэйси Ли объясняет:

Мы использовали фильтры на основе волоконных брэгговских решеток и насыщаемый поглотитель из углеродных нанотрубок, что позволило нам менять длительность импульса от 481 пикосекунды до 1,38 наносекунды.

Насыщаемый поглотитель — это материал, который поглощает слабый свет, но «прозрачен» для интенсивного излучения. В лазерах он действует как быстрый переключатель: пропускает только мощные импульсы, отсекая все лишнее.

Как это работает

• В обычных лазерах свет отражается между зеркалами, усиливается и выходит в виде непрерывного луча.
• В импульсных лазерах фазы световых волн синхронизируются, а насыщаемый поглотитель «нарезает» свет на сверхкороткие импульсы.
• Ученые добавили механизм механического напряжения к одному из фильтров — это меняет диапазон отраженных длин волн и, следовательно, длительность импульса.

Главное преимущество — рекордный диапазон настройки (почти 1 наносекунда), что открывает новые возможности для промышленности. Профессор Чэнбо Моу уверен:

Эта технология идеально подойдет для резки кристаллов и полупроводников.

Главный плюс — точность. Например, в микроэлектронике даже наносекундное отклонение в импульсе может повредить кремниевую пластину. С регулируемым лазером таких ошибок будет меньше. В медицине это может улучшить лазерную хирургию — более короткие импульсы уменьшат тепловое повреждение тканей. А в телекоммуникациях — повысить скорость передачи данных.

Пока неясно, как технология поведет себя в промышленных масштабах. Механическое напряжение фильтров — это дополнительный изнашиваемый элемент. Если решетки деградируют со временем, точность настройки может снизиться.

Ранее ученые разработали самый маленький точный лазер.