Il primo ad alta potenza, raggio laser a polarizzazione casuale con un laser 'Q switch'. Gli impulsi ottici erano controllati da segnali elettrici. Credito:(c) Università di tecnologia di Toyohashi.
Un team internazionale di scienziati ha prodotto il primo ad alta potenza, raggio laser a polarizzazione casuale con un laser "Q switch", che in genere emette impulsi di luce così brevi da essere misurati in nanosecondi. I laser sono una parte fondamentale della tecnologia moderna:sono utilizzati in qualsiasi cosa, dalle nostre automobili alle apparecchiature mediche, ai satelliti in orbita attorno alla Terra. Ora, i ricercatori stanno ampliando le potenziali applicazioni di laser ancora più piccoli e potenti.
I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in Rapporti scientifici .
"Le prove sperimentali fornite in questo studio fanno avanzare questo campo di ricerca verso la realizzazione di micro laser integrati controllabili attivamente, " ha scritto Taichi Goto, secondo autore dell'articolo e assistente professore nel dipartimento di ingegneria dell'informazione elettrica ed elettronica presso la Toyohashi University of Technology in Giappone.
Altri contributori allo studio includono scienziati dell'Institute for Molecular Science presso il Laser Research Center in Giappone e il dipartimento di ingegneria elettrica e informatica della Iowa State University negli Stati Uniti.
I laser Q switch sono utilizzati in una varietà di applicazioni, anche nelle procedure chirurgiche, e può produrre risultati più precisi con meno danni rispetto agli strumenti tradizionali. I laser richiedono l'integrazione di responsabilità attive e passive per la massima efficienza.
Impulso ottico ottenuto. La potenza di picco era di circa 1 kW. L'ampiezza dell'impulso era di 25 ns. Credito:(c) Università di tecnologia di Toyohashi.
"Ci sono due vantaggi nel controllare attivamente i micro laser integrati, " disse Goto. "La taglia è piccola, e la tecnica di produzione di massa può essere utilizzata. Il prezzo di un pezzo di Q switch laser può essere ridotto dall'integrazione."
Una tecnica chiamata commutazione Q produce uscite a impulsi brevi ma ad alta potenza. Come in altri laser, una corrente elettrica eccita gli elettroni in un mezzo laser, in questo caso, è un cristallo utilizzato nei laser a stato solido ed emette l'energia risultante come luce amplificata. La luce può essere polarizzata in una direzione o nell'altra, ma è quasi impossibile cambiare la luce polarizzata casualmente in un piccolo laser Q switch.
Goto e il suo team hanno usato il cambio Q, insieme a un laser grande un decimo di un centesimo americano, per produrre un raggio laser dieci volte più potente di quanto precedentemente riportato con un laser più grande.
Insieme al cambio di dimensione del laser, i ricercatori hanno anche regolato il materiale magnetico attraverso il quale la luce viaggia e si amplifica in un impulso più potente. Con l'aggiunta di un neodimio-ittrio-alluminio-granato, Goto potrebbe utilizzare la magneto-ottica per controllare meglio come la luce si muove all'interno della cavità laser.
Per la prima volta, la luce polarizzata casualmente (non polarizzata) è stata generata utilizzando un laser Q-switched magneto-ottico in questo lavoro, aprendo un nuovo campo di applicazioni. Credito:(c) Università di tecnologia di Toyohashi.
I brevi impulsi consentono ai ricercatori di modificare la polarizzazione del laser attraverso la manipolazione dei fotoni che compongono la luce. Invece di una luce costante, ogni impulso può essere commutato. La dimensione del laser significa che l'energia colpisce, invece di dissiparsi mentre viaggia all'interno del sistema.
I ricercatori hanno in programma di aumentare la potenza di picco del loro sistema, secondo Goto. Prevedono inoltre di applicare il sistema come micro laser integrato per ulteriori test.
