A*STAR-wetenschappers hebben een unieke, snel pulserende fiberlaser ontwikkeld met de grootste golflengte-output tot nu toe. Dit type laser zou verschillende lasers met vaste golflengte kunnen vervangen en de basis vormen van compacte apparaten die nuttig zijn voor een reeks medische en militaire toepassingen.

Het team ontwikkelde een all-fiber laser, op dezelfde manier geconstrueerd als een glasvezelkabel. Het belangrijkste onderdeel is een glazen buis, waarvan de kern is gedoteerd met atomen die fungeren als een versterkingsmedium - een materiaal waaruit energie wordt overgedragen om het uitgangsvermogen van de laser te vergroten - waardoor lichtdeeltjes, of 'fotonen', reis. De doteringsatomen worden geselecteerd op basis van de specifieke golflengten van het licht dat ze zullen absorberen, opslaan en vervolgens loslaten, het creëren van een efficiënte, regelbare uitgangsstraal.

"Daten, de meest afstembare, volledig vezelige gepulseerde lasers bereiken een maximaal afstembereik van ongeveer 50 nanometer, " zegt Xia Yu van het A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, die aan het project werkte met haar team en haar medewerker Qijie Wang van de Nanyang Technological University. "We hebben een breed afstembare laser bereikt in de midden-infrarode golflengteband, met een bereik van 136 nanometer (vanaf 1, 842 tot 1, 978 nanometer). We gebruikten thulium als het dopingatoom; dit genereert een laser die in het oogveilige bereik werkt, wat betekent dat het medische en militaire toepassingen kan hebben."

De onderzoekers combineerden twee technieken om hun laser te creëren en ervoor te zorgen dat de output afstembaar was. Ze gebruikten niet-lineaire polarisatie-evolutie, een filtereffect dat lichtpulsen op de gewenste golflengte uitpikt en naar de uitgangsbundel kanaliseert. Dit zorgt er tegelijkertijd voor dat de output kan worden aangepast aan een specifieke golflengte terwijl ultrasnel gepulseerd licht wordt gegenereerd. Ze gebruikten ook bidirectionele pompen - energie injecteren in het versterkingsmedium vanaf beide uiteinden van de vezel - om een ​​hoog optisch vermogen te garanderen voor een zo breed mogelijk bereik aan golflengten. De winst treedt op wanneer thuliumionen worden geëxciteerd naar hogere energietoestanden; ze geven dan meer fotonen af ​​wanneer ze terugkeren naar staten met een lagere energie.

"Dit is de allernieuwste, breed afstembare all-fiber laser met gepulseerde output op deze golflengte, " zegt Yu. "We hebben aangetoond dat elke parameter, van het pompschema tot het gebruik van niet-lineaire polarisatie-evolutie, is cruciaal voor de uiteindelijke output."

Yu's team gelooft dat hun eenvoudige, goedkope en compacte laser zou ooit kunnen worden gebruikt in combinatie met krachtige versterkers om andere vormen van laser te genereren, inclusief extreem ultraviolet en zachte röntgenstralen.