Les scientifiques d'A*STAR ont développé un laser à fibre à impulsions rapides unique qui a la sortie de longueur d'onde la plus large à ce jour. Ce type de laser pourrait remplacer plusieurs lasers à longueur d'onde fixe et constituer la base de dispositifs compacts utiles pour une gamme d'applications médicales et militaires.
L'équipe a développé un laser tout fibre, construit de la même manière qu'un câble à fibre optique. L'élément clé est un tube de verre, dont le noyau est dopé avec des atomes qui agissent comme un milieu de gain - un matériau à partir duquel l'énergie est transférée pour augmenter la puissance de sortie du laser - à travers lequel des particules lumineuses, ou "photons", voyager. Les atomes dopants sont sélectionnés en fonction des longueurs d'onde spécifiques de la lumière qu'ils vont absorber, stocker puis relâcher, créer un système efficace, faisceau de sortie contrôlable.
"À ce jour, la plupart des lasers pulsés tout fibre accordables atteignent une plage d'accord maximale d'environ 50 nanomètres, " déclare Xia Yu du A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, qui a travaillé sur le projet avec son équipe et sa collaboratrice Qijie Wang de l'Université technologique de Nanyang. « Nous avons obtenu un laser largement accordable dans la bande de longueur d'onde de l'infrarouge moyen, avec une portée de 136 nanomètres (de 1, 842 à 1, 978 nanomètres). Nous avons utilisé le thulium comme atome dopant; cela génère un laser qui fonctionne dans la plage sans danger pour les yeux, ce qui signifie qu'il pourrait avoir des applications médicales et militaires.
Les chercheurs ont combiné deux techniques pour créer leur laser et s'assurer que la sortie était accordable. Ils ont utilisé une évolution de polarisation non linéaire, un effet de filtrage qui capte les impulsions lumineuses à la longueur d'onde souhaitée et les canalise dans le faisceau de sortie. Cela garantit simultanément que la sortie peut être ajustée à une longueur d'onde spécifique tout en générant une lumière pulsée ultrarapide. Ils ont également utilisé un pompage bidirectionnel - injectant de l'énergie dans le milieu de gain à partir des deux extrémités de la fibre - pour assurer une puissance optique élevée pour une gamme de longueurs d'onde aussi large que possible. Le gain se produit lorsque les ions thulium sont excités à des états d'énergie plus élevée; ils libèrent ensuite plus de photons lorsqu'ils retournent à des états de plus faible énergie.
"C'est l'état de l'art, laser tout fibre largement accordable avec sortie pulsée à cette longueur d'onde, " dit Yu. "Nous avons montré que chaque paramètre, du schéma de pompage à l'utilisation de l'évolution de polarisation non linéaire, est essentiel pour le résultat final."
L'équipe de Yu croit que leur simple, un laser peu coûteux et compact pourrait un jour être utilisé en combinaison avec des amplificateurs de haute puissance pour générer d'autres formes de laser, y compris les rayons ultraviolets extrêmes et les rayons X doux.
