Forbedring af femtosekund ultrakort pulslaser

MXenes, ledende materialer, der er meget udbredt i mange industrier, har nu endnu en lovende applikation:at hjælpe lasere med at affyre ekstremt korte femtosekundimpulser, som varer blot en milliontedel af en milliardtedel af et sekund. Fundet, lavet af et internationalt team af forskere, åbner muligheder for udvikling af avancerede femtosekund-pulslasere, som kan bruges til præcision øjenkirurgi og materialebearbejdning.

MXener er en klasse af todimensionelle materialer lavet af overgangsmetaller - metallerne, der optager den centrale blok af det periodiske system - kombineret med kulstof og/eller nitrogen. På trods af deres lovende ydeevne inden for en bred vifte af applikationer, herunder energilagring og gassensing, deres potentielle anvendelse til ultrahurtig optik var ikke blevet undersøgt.

Forskere ved Korea Institute of Science and Technology (KIST) og University of Seoul i Korea, sammen med kolleger på Drexel University i USA, testet en MXene lavet af titaniumcarbonitrid for at fremstille en 'mode-låsende' enhed. Apparatet blev placeret i laserhulrummet og viste sig at producere stabile laserimpulser på kun 600 femtosekunder (kvadrilliontedele af et sekund) lange.

Denne metalliske MXene-baserede enhed viste sig at være anvendelig til mellem-IR-lasere med lang bølgelængde, hvilket er en meget stærk fordel for laserapplikationer.

Femtosekund lange laserimpulser har mange anvendelser, såsom i-Lasik præcision øjenkirurgi, hvor små områder af væv skal destrueres i en tid, der er kort nok til, at den energi, der bruges til dette formål, ikke kan diffundere til det omgivende væv og beskadige dem. Disse laserimpulser bruges også til at fremstille sensorer og enheder i mikrostørrelse.

Forskningen kan bruges til at udvikle strategier til fremstilling af mættede absorberende materialer, som absorberer mindre lys, når dets intensitet øges. Dette optiske fænomen er et af flere genereret som et resultat af et koncept kaldet ikke-linearitet. Ikke-lineær optik har været et af de hurtigst voksende videnskabelige områder i de seneste årtier. "Opdagelsen af ​​lovende ikke-lineære optiske materialer vil spille en central rolle i udviklingen af ​​fremtidens optik, og dens indvirkning kan være meget betydelig i både grundlæggende aspekter og industrielle anvendelser, " skriver forskerne i deres undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer .