Ny teknik lover tunbare laserenheder

Whispering gallery mode (WGM) resonatorer bruges til at lave små mikrolasere, sensorer, afbrydere, routere og andre enheder. Disse små strukturer er afhængige af et fænomen, der ligner en effekt observeret i cirkulære gallerier, såsom i nogle katedraler eller museer, hvor lydbølger bevæger sig hen over galleriet og reflekteres og refokuseres tæt nok til, at en hvisken på den ene side kan høres på den anden.

Det samme fænomen gælder lys. Når lys opbevares i ringformede eller sfæriske aktive resonatorer, bølgerne overlejres på en sådan måde, at det kan resultere i laserlys. Denne uge i APL Photonics , efterforskere rapporterer om en ny type farvestofdopet WGM-mikrolaser, der producerer lys med afstembare bølgelængder. Tuningsområdet for de nye enheder er ikke kun bredere, end det har været muligt tidligere, den er fuldstændig reversibel.

En unik egenskab ved designet, ifølge hovedforfatter Tobias Siegle fra Karlsruhe Institute of Technology i Tyskland, er, at tuning er muliggjort ved at ændre størrelsen på et fleksibelt substrat. Strækning af substratet ændrer afstanden mellem de to sider af splitskiven i resonatoren og dermed, bølgelængden af ​​det producerede lys.

Selve disken er typisk omkring 25 mikron på tværs, med et indledende mellemrum mellem sine to halvdele på cirka 2,5 mikron, kun 3 procent diameteren på et typisk menneskehår. Skiven er monteret på en elastomer, eller elastisk plastunderlag, som kan trækkes i en retning vinkelret på diskens split, formindskelse af hulstørrelsen. Lyset, der produceres af disse mikro-lasere, skifter mod det blå område af spektret, når hulstørrelsen falder. De observerede bølgelængdeforskydninger på flere nanometer i det synlige område.

"Vores nye design producerer et bredt indstillingsområde, der ikke let kan opnås med andre WGM -resonatorer, "Sagde Siegle." Derudover, afstemningsmekanismen er fuldstændig reversibel. "

Denne funktion gør det muligt at bruge enheden i grundlæggende optikforskning. Et andet træk ved split-disk-teknologien er forbedret følsomhed ved brydning af indeksregistrering.

"For en spaltebredde på 1,4 mikron, sanseydelsen øges med 65 procent, "Siegle sagde, når man sammenligner med en referencediskresonator uden et hul.

De mest nyttige enheder har en lav lasertærskel, da dette tillader brug af små mængder energi. En lav tærskel reducerer eller forhindrer fotoblegning af farvestofmolekylerne, der bruges i enheden, og øger dens forventede levetid. Efterforskerne testede deres design og fandt lavterskellasing for split-diske fremstillet ved hjælp af en 3-D eller elektronstråle litografi teknik.

En anden mængde, de studerede, er kvaliteten, eller Q -faktor, hvilket svarer til fotonets opbevaringstid i laserhulrummet. En høj Q -værdi er ønskelig, og selvom efterforskere fandt ud af, at deres split-disk-design reducerede Q noget, lasningstærsklen var inden for et passende område, gør designet værdifuldt.

Fremtidens arbejde vil være fokuseret på at udvikle tunable koblede resonatorbølgeledere, som kan bruges som optiske forsinkelseslinjer eller filtre, og i andre applikationer.