Onlarca yıldır ultra hızlı lazerler, modern optiğin en güçlü araçları arasında yer alıyor. Atım süreleri yalnızca birkaç yüz femtosaniye, yani saniyenin katrilyonda biri kadar olan bu lazerler; hassas imalattan göz cerrahisine, hatta Nobel ödüllü optik frekans tarağı teknolojisi sayesinde dünyanın en hassas atom saatlerine kadar pek çok alanda kullanılıyor.
Ancak tüm bu önemlerine rağmen, bu lazerler bugüne kadar büyük ve pahalı sistemler olarak kaldı; çoğu zaman koskoca bir optik masayı kaplıyordu.
İşte şimdi, EPFL'den Profesör Tobias J. Kippenberg liderliğindeki araştırmacılar bu teknolojiyi kökten küçültebilecek bir atılıma imza attı. Nature dergisinde yayımlanan çalışmada ekip, geleneksel masaüstü femtosaniye lazerlerle aynı performansı gösteren ilk entegre ultra hızlı lazeri raporladı. Cihaz, bir fotonik çip üzerinde 1,05 nanojoule atım enerjisi ve 147 femtosaniye kadar kısa atım süreleri sunuyor.
Ultra Hızlı Lazerler Fotonik Çiplerde
Fotonik çipler, bir yüzeye kazınmış mikroskobik dalga kılavuzları adı verilen yapılar sayesinde ışığı yönlendiriyor. Elektronik çiplerin elektrik sinyallerini yönetmesine benzer şekilde, fotonik çipler de ışığı işliyor ve yönlendiriyor.
Bu çipler halihazırda telekomünikasyonda yaygın olarak kullanılıyor ve daha önce çok daha büyük ekipman gerektiren birçok optik teknolojinin küçültülmesine yardımcı oldu.
Kippenberg, "Yirmi yılı aşkın süredir, çip üzerinde yüksek atım enerjili bir femtosaniye lazer, entegre fotonik alanının kutsal kâsesi olarak görülüyordu" diyor. "Çalışmamız, bunun sadece mümkün olmadığını, aynı zamanda entegre fotonik topluluğunun gözden kaçırdığı şaşırtıcı derecede zarif bir mimariyle başarılabileceğini gösteriyor."
Gözden Kaçan Bir Lazer Tasarımı İş Başında
Araştırmacılar bu başarıya ulaşmak için Mamyshev osilatörü olarak bilinen bir lazer mimarisini benimsedi. Bu tasarım, entegre fotonikte bugüne kadar pek ilgi görmemişti.
Sistem, iki optik filtre arasına yerleştirilmiş doğrusal olmayan bir dalga kılavuzu kullanıyor. Bu filtrelerin her biri ışık tayfının farklı bir kısmını geçiriyor. Güçlü bir lazer atımı dalga kılavuzundan geçerken daha geniş bir renk yelpazesine yayılıyor. Bu genişleyen atımın bir kısmı daha sonra her iki filtreden de geçerek lazer boşluğu içinde dolaşmaya devam ediyor.
