La première haute puissance, faisceau laser polarisé de manière aléatoire avec un laser « Q switch ». Les impulsions optiques étaient contrôlées par des signaux électriques. Crédit :(c) Université de technologie de Toyohashi.
Une équipe internationale de scientifiques a produit le premier faisceau laser polarisé aléatoirement avec un laser "Q switch", qui émet généralement des impulsions lumineuses si brèves qu'elles sont mesurées en nanosecondes. Les lasers sont un élément essentiel de la technologie moderne – ils sont utilisés dans tout, de nos automobiles aux équipements médicaux en passant par les satellites en orbite autour de la Terre. Maintenant, les chercheurs élargissent les applications potentielles de lasers encore plus petits et plus puissants.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans Rapports scientifiques .
"Les preuves expérimentales fournies dans cette étude font avancer ce domaine de recherche vers la réalisation de microlasers intégrés contrôlables activement, " a écrit Taichi Goto, deuxième auteur de l'article et professeur adjoint au département d'ingénierie de l'information électrique et électronique de l'Université de technologie de Toyohashi au Japon.
Parmi les autres contributeurs à l'étude figurent des scientifiques de l'Institute for Molecular Science du Laser Research Center au Japon et du Département de génie électrique et informatique de l'Iowa State University aux États-Unis.
Les lasers Q switch sont utilisés dans une variété d'applications, y compris dans les interventions chirurgicales, et peut produire des résultats plus précis avec moins de dommages que les outils traditionnels. Les lasers nécessitent l'intégration des responsabilités actives et passives pour une efficacité maximale.
Obtention d'impulsion optique. La puissance de crête était d'environ 1 kW. La largeur d'impulsion était de 25 ns. Crédit :(c) Université de technologie de Toyohashi.
« Il y a deux avantages à contrôler activement les microlasers intégrés, " dit Goto. " La taille est petite, et la technique de production de masse peut être utilisée. Le prix d'une pièce de laser Q switch peut être diminué par l'intégration."
Une technique appelée commutation Q produit des sorties d'impulsions courtes mais puissantes. Comme dans les autres lasers, un courant électrique excite des électrons dans un milieu laser - dans ce cas, c'est un cristal utilisé dans les lasers à solide et émet l'énergie résultante sous forme de lumière amplifiée. La lumière peut être polarisée dans un sens ou dans un autre, mais il est presque impossible de changer la lumière polarisée de manière aléatoire dans un petit laser à commutation Q.
Goto et son équipe ont utilisé la commutation Q, avec un laser un dixième de la taille d'un sou américain, pour produire un faisceau laser dix fois plus puissant que précédemment rapporté avec un laser plus gros.
Parallèlement au changement de taille du laser, les chercheurs ont également ajusté le matériau magnétique à travers lequel la lumière se déplace et s'amplifie à une impulsion plus puissante. Avec l'ajout d'un néodyme-yttrium-aluminium-grenat, Goto pourrait utiliser la magnéto-optique pour mieux contrôler la façon dont la lumière se déplace dans la cavité laser.
Pour la première fois, la lumière polarisée de manière aléatoire (non polarisée) a été générée à l'aide d'un laser magnéto-optique à commutation Q dans ce travail, ouvrant un nouveau champ d'applications. Crédit :(c) Université de technologie de Toyohashi.
Les impulsions courtes permettent aux chercheurs de modifier la polarisation du laser grâce à la manipulation des photons composant la lumière. Au lieu d'une lumière constante, chaque impulsion peut être commutée. La taille du laser signifie que l'énergie sort, au lieu de se dissiper lorsqu'il se déplace à l'intérieur du système.
Les chercheurs prévoient d'augmenter la puissance crête de leur système, selon Goto. Ils prévoient également d'appliquer le système en tant que micro laser intégré pour des tests supplémentaires.
