Gli scienziati di A*STAR hanno sviluppato un esclusivo laser a fibra a impulsi rapidi che ha la più ampia lunghezza d'onda in uscita fino ad oggi. Questo tipo di laser potrebbe sostituire diversi laser a lunghezza d'onda fissa e costituire la base di dispositivi compatti utili per una vasta gamma di applicazioni mediche e militari.

Il team ha sviluppato un laser interamente in fibra, costruito in modo simile a un cavo in fibra ottica. Il componente chiave è un tubo di vetro, il cui nucleo è drogato con atomi che fungono da mezzo di guadagno, un materiale dal quale viene trasferita energia per aumentare la potenza di uscita del laser, attraverso il quale le particelle di luce, o "fotoni", viaggiare. Gli atomi droganti sono selezionati in base alle specifiche lunghezze d'onda della luce che assorbiranno, memorizzare e poi rilasciare, creando un efficiente, raggio di uscita controllabile.

"Ad oggi, la maggior parte dei laser pulsati interamente in fibra sintonizzabile raggiunge una gamma di sintonizzazione massima di circa 50 nanometri, " afferma Xia Yu dell'A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, che ha lavorato al progetto con il suo team e la sua collaboratrice Qijie Wang della Nanyang Technological University. "Abbiamo ottenuto un laser ampiamente sintonizzabile nella banda di lunghezze d'onda del medio infrarosso, con un range di 136 nanometri (da 1, 842 a 1, 978 nanometri). Abbiamo usato il tulio come atomo doping; questo genera un laser che opera nella gamma sicura per gli occhi, il che significa che potrebbe avere applicazioni mediche e militari."

I ricercatori hanno combinato due tecniche per creare il loro laser e assicurarsi che l'output fosse sintonizzabile. Hanno usato l'evoluzione della polarizzazione non lineare, un effetto di filtraggio che rileva gli impulsi di luce alla lunghezza d'onda desiderata e li incanala nel raggio di uscita. Ciò garantisce contemporaneamente che l'uscita possa essere regolata su una lunghezza d'onda specifica generando luce pulsata ultraveloce. Hanno anche utilizzato il pompaggio bidirezionale, iniettando energia nel mezzo di guadagno da entrambe le estremità della fibra, per garantire un'elevata potenza ottica per la più ampia gamma di lunghezze d'onda possibile. Il guadagno si verifica quando gli ioni di tulio sono eccitati a stati di energia superiore; poi rilasciano più fotoni quando tornano a stati a bassa energia.

"Questo è lo stato dell'arte, laser interamente in fibra ampiamente sintonizzabile con uscita pulsata a questa lunghezza d'onda, " dice Yu. "Abbiamo dimostrato che ogni parametro, dallo schema di pompaggio all'uso dell'evoluzione della polarizzazione non lineare, è fondamentale per il risultato finale."

Il team di Yu crede che il loro semplice, un laser economico e compatto potrebbe un giorno essere utilizzato in combinazione con amplificatori ad alta potenza per generare altre forme di laser, compresi raggi ultravioletti estremi e raggi X morbidi.