Un team di ricerca guidato da ingegneri elettrici dell'UCLA ha sviluppato una nuova tecnica per controllare lo stato di polarizzazione di un laser che potrebbe portare a una nuova classe di potenti, laser di alta qualità per l'uso nell'imaging medico, rilevamento e rilevamento di sostanze chimiche, o ricerca scientifica fondamentale.

Pensa agli occhiali da sole polarizzati, che aiutano le persone a vedere più chiaramente in condizioni di luce intensa. La polarizzazione funziona filtrando le onde luminose visibili per consentire il passaggio solo delle onde il cui campo elettrico punta in una direzione specifica, che riduce la luminosità e l'abbagliamento.

Come luminosità e colore, la polarizzazione è una proprietà fondamentale della luce che emerge da un laser. Il modo tradizionale per controllare la polarizzazione di un laser consisteva nell'utilizzare un componente separato come un polarizzatore o una piastra d'onda. Per cambiare la sua polarizzazione, il polarizzatore o la piastra d'onda devono essere ruotati fisicamente, un processo lento che si traduce in un sistema laser fisicamente più grande.

Il team della UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science ha sviluppato un materiale artificiale specializzato, una sorta di "metasuperficie, " che può sintonizzare lo stato di polarizzazione del laser in modo puramente elettronico, senza parti in movimento. La ricerca è stata pubblicata su ottica . Il progresso rivoluzionario è stato applicato a una classe di laser nella gamma di frequenze terahertz sullo spettro elettromagnetico, che si trova tra le microonde e le onde infrarosse.

"Anche se ci sono alcuni modi per cambiare rapidamente la polarizzazione nello spettro visibile, nella gamma terahertz attualmente mancano buone opzioni, " ha detto Benjamin Williams, professore associato di ingegneria elettrica e ricercatore principale della ricerca. "Nel nostro approccio, il controllo della polarizzazione è integrato direttamente nel laser stesso. Ciò consente una configurazione più compatta e integrata, oltre alla possibilità di commutazione elettronica molto rapida della polarizzazione. Anche, il nostro laser genera in modo efficiente la luce nello stato di polarizzazione desiderato:nessuna potenza del laser viene sprecata generando luce nella polarizzazione sbagliata."

La radiazione terahertz penetra in molti materiali, come rivestimenti dielettrici, vernici, schiume, plastica, materiali da imballaggio, e altro senza danneggiarli, ha detto Williams.

"Quindi alcune applicazioni includono la valutazione non distruttiva in ambienti industriali, o rivelando caratteristiche nascoste nello studio dell'arte e delle antichità, " ha detto Williams, che dirige il Laboratorio di Terahertz Devices and Intersubband Nanostructures. "Per esempio, il nostro laser potrebbe essere utilizzato per l'imaging terahertz, dove l'aggiunta del contrasto di polarizzazione può aiutare a scoprire ulteriori informazioni nell'opera d'arte, come un migliore rilevamento dei bordi per difetti o strutture nascosti."

Il lavoro si basa sul recente sviluppo del gruppo del primo laser a emissione superficiale a cavità esterna verticale al mondo, o VECSEL, che opera nella gamma dei terahertz.

La loro nuova metasuperficie copre un'area di 2 millimetri quadrati e ha un distinto schema a zigzag di antenne filari che attraversano la sua superficie. Una corrente elettrica scorre attraverso i fili, energizzare selettivamente particolari segmenti del materiale laser, che consente all'utente di modificare e personalizzare lo stato di polarizzazione secondo necessità.