I materiali bidimensionali (2D) hanno attirato molta attenzione negli ultimi anni grazie alle loro proprietà elettroniche, ottiche e meccaniche uniche. Questi materiali hanno il potenziale per rivoluzionare un’ampia gamma di tecnologie, compresi i laser a fibra.

I laser a fibra sono un tipo di laser che utilizza una fibra ottica come mezzo di guadagno. Offrono numerosi vantaggi rispetto ai laser tradizionali, come alta efficienza, dimensioni compatte e flessibilità. Tuttavia, le prestazioni dei laser a fibra sono limitate dalle proprietà del mezzo di guadagno.

I materiali compositi 2D offrono una serie di potenziali vantaggi per i laser a fibra. Questi materiali possono essere utilizzati per creare mezzi di guadagno con indici di rifrazione elevati, bassa perdita e ampia larghezza di banda. Possono anche essere utilizzati per creare assorbitori saturabili, utilizzati per controllare la potenza di uscita dei laser a fibra.

In uno studio recente, i ricercatori dell’Università di Southampton e del National Physical Laboratory nel Regno Unito hanno dimostrato l’uso di materiali compositi 2D in un laser a fibra. I ricercatori hanno utilizzato un composto di grafene e nitruro di boro esagonale (h-BN) per creare un mezzo di guadagno con un indice di rifrazione elevato e una bassa perdita. Il laser ha prodotto impulsi con una durata di 100 femtosecondi, che è significativamente più breve degli impulsi prodotti dai tradizionali laser a fibra.

I ricercatori ritengono che i materiali compositi 2D abbiano il potenziale per rivoluzionare i laser a fibra. Questi materiali offrono numerosi vantaggi rispetto ai mezzi di guadagno tradizionali e possono essere utilizzati per creare laser con un'ampia gamma di proprietà. Ciò potrebbe aprire nuove possibilità per applicazioni nell’ottica ultraveloce, come le telecomunicazioni, l’imaging medico e la spettroscopia.

Vantaggi dei materiali compositi 2D per i laser a fibra

I materiali 2D compositi offrono numerosi vantaggi per i laser a fibra, tra cui:

* Indice di rifrazione elevato: L'indice di rifrazione di un materiale è una misura di quanta luce viene deviata quando passa attraverso il materiale. Un indice di rifrazione elevato è desiderabile per i laser a fibra perché consente un accoppiamento più efficiente della luce nella fibra.

* Bassa perdita: La perdita di luce in un laser a fibra è un fattore importante che ne limita le prestazioni. I materiali compositi 2D hanno una bassa perdita, il che significa che possono essere utilizzati per creare laser con elevata potenza di uscita.

* Ampia larghezza di banda: La larghezza di banda di un laser a fibra è una misura della gamma di lunghezze d'onda che il laser può emettere. I materiali compositi 2D hanno un'ampia larghezza di banda, il che significa che possono essere utilizzati per creare laser in grado di emettere un'ampia gamma di colori.

* Assorbimento saturabile: L'assorbimento saturabile è una proprietà dei materiali che consente loro di assorbire la luce a basse intensità ma diventare trasparenti ad alte intensità. Questa proprietà è essenziale per creare laser in grado di produrre brevi impulsi di luce.

Applicazioni di materiali compositi 2D per laser a fibra

I materiali compositi 2D hanno il potenziale per essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni per i laser a fibra, tra cui:

* Telecomunicazioni: I laser a fibra sono utilizzati in una varietà di applicazioni di telecomunicazioni, come amplificatori ottici e convertitori di lunghezza d'onda. I materiali compositi 2D potrebbero essere utilizzati per migliorare le prestazioni di questi dispositivi fornendo un guadagno più elevato, una perdita inferiore e una larghezza di banda più ampia.

* Immagine medica: I laser a fibra sono utilizzati in una varietà di applicazioni di imaging medico, come la tomografia a coerenza ottica (OCT) e l'imaging fotoacustico. I materiali 2D compositi potrebbero essere utilizzati per migliorare la risoluzione e la sensibilità di questi dispositivi fornendo un guadagno più elevato, una perdita inferiore e una larghezza di banda più ampia.

* Spettroscopia: I laser a fibra sono utilizzati in una varietà di applicazioni di spettroscopia, come la spettroscopia Raman e la spettroscopia di fluorescenza. I materiali compositi 2D potrebbero essere utilizzati per migliorare la sensibilità e la selettività di questi dispositivi fornendo un guadagno più elevato, una perdita inferiore e una larghezza di banda più ampia.

Conclusione

I materiali compositi 2D offrono una serie di potenziali vantaggi per i laser a fibra. Questi materiali possono essere utilizzati per creare laser con guadagno più elevato, perdita inferiore, larghezza di banda più ampia e assorbimento saturabile. Ciò potrebbe aprire nuove possibilità per applicazioni nell’ottica ultraveloce, come le telecomunicazioni, l’imaging medico e la spettroscopia.