Forskerteam udvikler teknik til at kontrollere laserpolarisering elektronisk, uden bevægelige dele

Et forskerhold ledet af UCLA elektriske ingeniører har udviklet en ny teknik til at styre polariseringstilstanden for en laser, der kan føre til en ny klasse af kraftfulde, lasere af høj kvalitet til brug i medicinsk billeddannelse, kemisk registrering og detektion, eller grundforskning.

Tænk på polariserede solbriller, som hjælper folk med at se mere klart i intens lys. Polarisering virker ved at filtrere synlige lysbølger, så kun bølger, der har deres elektriske felt, der peger i en bestemt retning, kan passere igennem, hvilket reducerer lysstyrke og blænding.

Ligesom lysstyrke og farve, polarisering er en grundlæggende egenskab ved lys, der kommer fra en laser. Den traditionelle måde at kontrollere polariseringen af ​​en laser var at bruge en separat komponent som en polarisator eller en bølgeplade. For at ændre dens polarisering, polarisatoren eller bølgepladen skal drejes fysisk, en langsom proces, der resulterer i et fysisk større lasersystem.

Teamet fra UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science udviklede et specialiseret kunstigt materiale, en type "metasurface, "der kan indstille laserens polariseringstilstand rent elektronisk, uden bevægelige dele. Undersøgelsen blev offentliggjort i Optica . Gennembrudsfremgangen blev anvendt på en klasse af lasere i terahertz -frekvensområdet på det elektromagnetiske spektrum, som ligger mellem mikrobølger og infrarøde bølger.

"Selvom der er et par måder til hurtigt at skifte polarisering i det synlige spektrum, i terahertz -området mangler der i øjeblikket gode muligheder, "sagde Benjamin Williams, lektor i elektroteknik og forskningens hovedforsker. "I vores tilgang, Polarisationskontrollen er bygget ind i selve laseren. Dette muliggør en mere kompakt og integreret opsætning, samt mulighed for meget hurtig elektronisk omskiftning af polarisationen. Også, vores laser genererer effektivt lyset til den ønskede polarisationstilstand - ingen laserstrøm går til spilde ved at generere lys i den forkerte polarisering. "

Terahertz -stråling trænger ind i mange materialer, såsom dielektriske belægninger, maling, skum, plast, emballagematerialer, og mere uden at skade dem, Sagde Williams.

"Så nogle applikationer inkluderer ikke-destruktiv evaluering i industrielle omgivelser, eller afsløring af skjulte træk i studiet af kunst og antikviteter, "sagde Williams, der leder Terahertz Devices and Intersubband Nanostructures Laboratory. "For eksempel, vores laser kunne bruges til terahertz -billeddannelse, hvor tilføjelse af polarisationskontrast kan hjælpe med at afdække yderligere oplysninger i kunstværker, såsom forbedret kantdetektering for skjulte defekter eller strukturer. "

Arbejdet er baseret på gruppens nylige udvikling af verdens første lodrette-ydre-hulrums overfladeemitterende laser, eller VECSEL, der opererer i terahertz -området.

Deres nye metaoverflade dækker et område på 2 kvadratmillimeter og har et tydeligt zigzagmønster af trådantenner, der løber hen over overfladen. En elektrisk strøm løber gennem ledningerne, selektiv energi til bestemte segmenter af lasermaterialet, som giver en bruger mulighed for at ændre og tilpasse polariseringstilstanden efter behov.