I ricercatori hanno sviluppato un nuovo compatto e ultraveloce, laser giallo ad alta potenza. Il laser sintonizzabile mostra un'eccellente qualità del raggio e aiuta a soddisfare la necessità di una pratica sorgente di luce gialla che emetta impulsi di luce ultraveloci.

"La gamma spettrale giallo-arancio è altamente assorbita dall'emoglobina nel sangue, rendendo i laser con queste lunghezze d'onda particolarmente utili per le applicazioni biomediche, trattamenti dermatologici e chirurgia oculare, " ha detto il membro del team di ricerca Anirban Ghosh del Photonic Sciences Lab presso il Physical Research Laboratory in India. "Un femtosecondo, la sorgente laser gialla sintonizzabile potrebbe un giorno offrire trattamenti medici che producono meno danni termici e sono più selettivi".

Nella rivista The Optical Society (OSA) Lettere di ottica , i ricercatori guidati da Goutam K. Samanta descrivono come hanno usato un fenomeno ottico noto come conversione di frequenza non lineare per convertire la luce laser nel medio infrarosso in luce gialla che può essere sintonizzata da 570 nm a 596 nm.

"Dimostriamo un robusto, ad alta potenza, ultra veloce, radiazione gialla sintonizzabile in una configurazione sperimentale piuttosto semplice, " ha detto Ghosh. "Oltre alle applicazioni biomediche, questa è una gamma di lunghezze d'onda ricercata per la proiezione di video a colori e potrebbe essere utilizzata per una varietà di applicazioni spettrali".

Costruire un laser giallo migliore

Sebbene gli studi abbiano dimostrato che l'emissione di laser nella gamma spettrale gialla è ottimale per vari trattamenti medici, tali lunghezze d'onda vengono solitamente create utilizzando laser a vapore di rame ingombranti e inefficienti, laser a coloranti e oscillatori parametrici ottici. Queste fonti sono state utilizzate con successo per varie applicazioni, ma soffrono di uno o più inconvenienti come potenza media bassa, mancanza di un buon profilo spaziale del fascio, sintonizzabilità della lunghezza d'onda limitata o assente e ampi impulsi di uscita.

"I laser a femtosecondi sono importanti per molte applicazioni perché emettono un gran numero di fotoni in un breve periodo per fornire un'intensità molto elevata e una precisione estremamente elevata senza causare alcun danno termico, " disse Ghosh. "Tuttavia, non esiste un laser giallo a femtosecondi disponibile in commercio in grado di fornire tutti i parametri desiderati necessari per le applicazioni che trarrebbero vantaggio da questa gamma di lunghezze d'onda."

Per affrontare queste limitazioni in un'unica configurazione sperimentale, i ricercatori hanno utilizzato un laser Cr2+:ZnS a stato solido ultraveloce sviluppato di recente che emette nella gamma del medio infrarosso insieme a un processo di raddoppio della frequenza a due stadi. Il raddoppio della frequenza di un laser ultraveloce non è un processo facile e richiede l'identificazione del cristallo giusto per produrre un output laser di qualità con le proprietà desiderate.

"Abbiamo raddoppiato la frequenza del laser ultraveloce nel medio infrarosso con una lunghezza d'onda di picco a 2360 nm in due diversi cristalli non lineari e utilizzato semplici componenti ottici disponibili in qualsiasi laboratorio di ottica standard per ottenere un'elevata potenza, sintonizzabile, sorgente laser gialla ultraveloce, " disse Ghosh. "Come sottoprodotto, la nostra sorgente fornisce radiazioni nel vicino infrarosso ultraveloce sintonizzabile con una potenza media sostanziale utile per vari campi, compresa la spettroscopia, elaborazione dei materiali e imaging."

I test del nuovo laser hanno dimostrato che può fornire una potenza media di uscita massima superiore a 1 W con 130 impulsi di femtosecondi a una frequenza di ripetizione di 80 MHz con un eccezionale profilo del raggio spaziale. I ricercatori hanno anche osservato un'eccellente stabilità di potenza per un lungo periodo.

I ricercatori hanno in programma di migliorare ulteriormente la durata dell'impulso del laser, efficienza e compattezza. Stanno anche lavorando per ottimizzare il laser in modo che possa funzionare a temperatura ambiente per renderlo più pratico per un uso a lungo termine.