Lasers zijn een belangrijk onderdeel van ons dagelijks leven geworden.

Van telefoons en tablets tot zelfrijdende auto's en datacommunicatie:zelfs de informatie die u nu leest, wordt u waarschijnlijk via lasers bezorgd.

De toepassingen van de technologie zijn zo breed dat zelfs de onderzoekers die dagelijks met lasers werken, verbaasd staan.

Onder hen is University of Queensland Research Fellow Dr. Martin Plöschner van de School of Information Technology and Electrical Engineering (ITEE).

"Ik werk al 15 jaar met lasers en toch ben ik vaak verrast om ze op de meest onverwachte plaatsen aan te treffen," zei Dr. Plöschner.

"In veel van hun toepassingen werken lasers in een deel van het spectrum dat onzichtbaar is voor onze ogen.

"En wat de ogen niet kunnen zien, weet de geest vaak niet.

"Als lasers meer in het zichtbare deel van het spectrum zouden werken, zou de wereld om ons heen een prachtige lasershow zijn."

Een van die verborgen toepassingen van lasers is optische datacommunicatie, waarbij laserlicht door optische vezels ritselt om informatie te leveren.

Maar de steeds toenemende vraag naar snellere en frequentere toegang tot gegevens drijft glasvezelnetwerken over de hele wereld tot het uiterste - de zogenaamde 'capaciteitscrisis'.

Dr. Joel Carpenter van UQ's ITEE zei dat de laserlichtpulsen die langs de glas- of kunststofvezels worden doorgegeven met verschillende snelheden reizen en elkaar kunnen overlappen, waardoor het proces wordt vertraagd.

"Stel je voor dat je tegen een vriend schreeuwt door een lange betonnen pijp," zei Dr. Carpenter. "Je bericht zal vervormen afhankelijk van hoeveel de pijp echo's, en je zult ook moeten wachten tot de echo's van het ene bericht wegsterven voordat je het volgende kunt verzenden.

"Het is een soortgelijk probleem in grote groepen computerservers, waarbij de hoeveelheid echo afhankelijk is van de vorm en kleur van de lasers die in de optische vezel worden gelanceerd."

Het meten van de eigenschappen van lasers is essentieel om verbeteringen aan te brengen, maar er is geen methode om deze complexiteit volledig vast te leggen.

Tot nu.

Dr. Plöschner, Dr. Carpenter en hun team - met expertise in het manipuleren, vormgeven en karakteriseren van laserstralen - wilden het probleem graag oplossen.

Ze werkten samen met de toonaangevende laserfabrikant II-VI Inc. en werkten drie jaar aan een manier om lasers sneller te maken en hun prestaties te verbeteren.

Ze ontwikkelden een tool die de output van oppervlakte-emitterende lasers met verticale holtes (VCSEL's) meet en waarmee de grote hoeveelheden gegevens die hun licht draagt, kunnen worden onderzocht.

"Het systeem zelf is ongeveer zo groot als een schoenendoos en wordt eenvoudig in het pad van de laserstraal gestoken", zegt Dr. Plöschner.

"Het kan ons vertellen hoe de laserstraal in de tijd evolueert en van vorm en kleur verandert.

"Die informatie is cruciaal voor hoe de straal door de glasvezelverbinding gaat."

De resultaten kunnen nu worden gebruikt om de volgende generatie lasers te verbeteren.

"Onze tool zal het mogelijk maken om de bundelkenmerken te identificeren die bijdragen aan 'pulsverspreiding' in de optische link, wat de gegevens vertraagt," zei Dr. Plöschner.

"Laseringenieurs kunnen dan lasers ontwerpen zonder deze malafide functies, wat leidt tot optische verbindingen met een hogere snelheid en een grotere werkafstand.

"En elk hulpmiddel dat snellere gegevensoverdracht over langere afstanden mogelijk maakt, is nuttig."

Dr. Plöschner zei dat verbeterde lasertechnologie een groot aantal industrieën ten goede zal komen, van telecommunicatie tot beveiliging en autoproductie.

"Autonome auto's gebruiken lasers om een ​​3D-beeld van de scène te maken om hen te helpen door het verkeer te navigeren of achteruit te parkeren op een krappe plek," zei hij.

"En elke keer dat u gezichtsherkenning gebruikt om uw smartphone te ontgrendelen, wordt u gescand door honderden kleine lasers.

"Het is dan ook geen verrassing dat er een enorme vraag is naar lasers met verbeterde prestaties.

"Deze doorbraak zal een schat aan informatie aan optische stralen ontsluiten."

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications . + Verder verkennen

Wetenschappers vinden oppervlakte-emitterende laser met topologische holte uit