Οι ερευνητές παράγουν παλμούς λέιζερ με υψηλότερο ρυθμό επανάληψης
Ένα παλμικό λέιζερ τείνει να εκπέμπει φως επανειλημμένα για μικρό χρονικό διάστημα σαν να αναβοσβήνει. Μπορούν να εστιάσουν περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με ένα λέιζερ συνεχούς κύματος, του οποίου η ένταση παραμένει αμετάβλητη με την πάροδο του χρόνου.
Η φόρτωση ψηφιακών σημάτων σε παλμικό λέιζερ επιτρέπει σε κάθε παλμό να κωδικοποιεί ένα μόνο κομμάτι δεδομένων. Σε αυτήν την περίπτωση, η συχνότητα είναι άμεσα ανάλογη με την ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να μεταφερθούν. Ωστόσο, τα συμβατικά παλμικά λέιζερ με βάση τις ίνες δεν κατάφεραν ουσιαστικά να αυξήσουν τον αριθμό των παλμών ανά δευτερόλεπτο πάνω από το επίπεδο megahertz (MHz).
Στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κορέας (KIST), μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον ανώτερο ερευνητή Dr. Young Won Sung του Κέντρου Οπτικών Ηλεκτρονικών Υλικών και Συσκευών κατάφερε να παράγει παλμούς λέιζερ με ρυθμό τουλάχιστον 10.000 φορές υψηλότερη σε σύγκριση με την τελευταία τεχνολογία.
Αυτό επιτεύχθηκε με την εισαγωγή ενός πρόσθετου συντονιστή με γραφένιο σε έναν παλμικό ταλαντωτή λέιζερ οπτικών ινών που λειτουργεί στην περιοχή femtosecond (10−15 Δευτερόλεπτα). Με την εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας στις επικοινωνίες δεδομένων, οι ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων και επεξεργασίας αναμένεται να αυξηθούν δραματικά.
Οι ερευνητές του KIST σημειώνουν ότι τα χαρακτηριστικά μήκους κύματος και έντασης του φωτός λέιζερ που ποικίλλουν με την πάροδο του χρόνου σχετίζονται (μετασχηματισμός Fourier). Η εισαγωγή αντηχείου στον ταλαντωτή λέιζερ προκαλεί το περιοδικό φιλτράρισμα του παλμικού μήκους κύματος του λέιζερ, τροποποιώντας έτσι το μοτίβο αλλαγής της έντασης του λέιζερ.
Χρησιμοποιώντας αυτή τη βασική μελέτη ως βάση, ο κύριος ερευνητής Song παρήγαγε γραφένιο, το οποίο έχει τις ιδιότητες της απορρόφησης και της αφαίρεσης του αδύναμου φωτός και της ενίσχυσης της έντασης επιτρέποντας μόνο ισχυρό φως να εισέλθει στον αντηχείο. Αυτό επιτρέπει την επεξεργασία της αντίθεσης στην ένταση λέιζερ με υψηλή ακρίβεια, επιτρέποντας την αύξηση του ρυθμού επανάληψης παλμού σε υψηλότερο επίπεδο.
Επιπλέον, το γραφένιο παράγεται κυρίως στην επιφάνεια του καταλυτικού μετάλλου, μετά το οποίο το προϊόν απομονώνεται από τον καταλύτη και μεταφέρεται στην επιφάνεια του προτιμώμενου υποστρώματος. Αυτή η μέθοδος συνήθως περιλαμβάνει το πρόβλημα της βλάβης του γραφενίου ή την εισαγωγή ακαθαρσιών.
Η προαναφερθείσα ερευνητική ομάδα KIST ξεπέρασε το πρόβλημα χαμηλής απόδοσης που παρουσιάζεται στη διαδικασία κατασκευής μέσω του άμεσου σχηματισμού γραφενίου στην επιφάνεια ενός χαλκού σύρματος, το οποίο μπορεί εύκολα να ληφθεί και με επικάλυψη του καλωδίου με οπτικές ίνες, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αντηχείο.
Έτσι, οι ερευνητές μπόρεσαν να επιτύχουν ρυθμό επανάληψης 57,8 GHz, επιλύοντας έτσι τα ελαττώματα του παλμικού λέιζερ σε σχέση με το ρυθμό επανάληψης, που ουσιαστικά περιορίζεται στα MHz. Επιπλέον, η ιδιότητα του γραφενίου έχει βελτιωθεί κατά την οποία παράγεται τοπικά θερμότητα κατά την απορρόφηση λέιζερ για να ρυθμιστούν οι ιδιότητες του συντονιστή γραφενίου εισάγοντας ένα επιπλέον λέιζερ στη συσκευή.
Στο τρέχον σενάριο, στο οποίο η ζήτηση για κυκλοφορία δεδομένων αυξάνεται πολύ, αναμένεται ότι το εξαιρετικά γρήγορο παλμικό λέιζερ που λειτουργεί με υψηλή ταχύτητα και αναγνωρίζει τα χαρακτηριστικά του συντονισμού θα προσφέρει έναν νέο τρόπο προσαρμογής σε ένα ταχέως μεταβαλλόμενο σενάριο επεξεργασίας δεδομένων..
Seong-Jae Lee, Ερευνητής, KIST
Σύμφωνα με τον κύριο ερευνητή Song, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης,Αναμένουμε ότι η ανάπτυξη των εξαιρετικά γρήγορων παλμικών λέιζερ που βασίζονται σε αντηχεία και γραφενίου θα μας φέρει ηγετική θέση στην ανάπτυξη τεχνολογίας και σε σχετική αγορά στον τομέα των οπτικών συσκευών πληροφοριών που βασίζονται σε νανοϋλικά.. “
Αυτή η έρευνα πραγματοποιήθηκε με επιχορήγηση από το Υπουργείο Επιστημών, Τεχνολογίας Πληροφοριών και Επικοινωνιών (MSIT), στο πλαίσιο του θεσμικού προγράμματος έρευνας και ανάπτυξης του KIST.
Αναφορά περιοδικού:
Lee, S & Song, YW (2021) δεξαμενές αυτο φάσης γραφενίου διαμορφωμένες γύρω από έναν χάλκινο σύρμα άξονα συντονιστών δακτυλίου ενσωματωμένων σε παλμικές ίνες 57,8 GHz. ACS Νάνο. doi.org/10.1021/acsnano.0c07355.
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”