De Ultrafast Optical Processing Group van INRS (Institut national de la recherche scientifique) heeft de beperkingen en beperkingen voor ultrasnelle gepulseerde lasers opnieuw gedefinieerd. Zoals gemeld in Natuurfotonica , onderzoekers van het team van prof. Roberto Morandotti hebben de eerste gepulseerde passief mode-vergrendelde nanoseconde laser geproduceerd, met een record-lage en transformatie-beperkte spectrale breedte van 105 MHz - meer dan 100 keer lager dan elke mode-locked laser tot nu toe. Met een compacte architectuur, bescheiden stroombehoefte, en het unieke vermogen om het volledige laserspectrum in het radiofrequentiedomein (RF) op te lossen, de laser maakt de weg vrij voor volledige integratie op de chip voor nieuwe detectie- en spectroscopie-implementaties.

Lasers die intense lichtpulstreinen uitzenden, hebben de observatie mogelijk gemaakt van tal van verschijnselen in veel verschillende onderzoeksdisciplines, en vormen de basis van state-of-the-art experimenten in de moderne natuurkunde, scheikunde, biologie, en astronomie. Echter, hoge pulsintensiteiten met lage herhalingsfrequenties gaan ten koste van middelmatige ruiseigenschappen. Dit is waar passief mode-vergrendelde lasersystemen van pas komen:ze zijn de optimale keuze voor het genereren van ruisarme optische pulstreinen. Dergelijke systemen hebben bijvoorbeeld, maakte het mogelijk om stabiele optische frequentiereferenties voor metrologie te creëren (Nobelprijs, 2005) evenals intense ultrakorte pulsen (d.w.z. single-cycle pulsen in het attoseconde regime) voor de studie van hoge intensiteit licht-materie interacties.

Hoewel er veel technieken voor modusvergrendeling zijn aangetoond, voornamelijk gericht op het creëren van steeds kortere pulsen met bredere spectra, Er is tot nu toe weinig vooruitgang geboekt bij het aanpakken van het tegenovergestelde probleem:het genereren van stabiele nanoseconde gepulseerde bronnen met smalle bandbreedte.

In hun laatste publicatie, het INRS-onderzoeksteam presenteert een nieuwe laserarchitectuur die profiteert van recente ontwikkelingen in niet-lineaire optica met microholtes, de grenzen verder verleggen. specifiek, ze maken gebruik van de smalbandfilterkarakteristiek van geïntegreerde microringresonatoren die, naast het mogelijk maken van hoge niet-lineaire faseverschuivingen, maken het mogelijk om nanoseconde-pulsen te genereren via modusvergrendeling.

"De gegenereerde gepulseerde laseroutput heeft een spectrale bandbreedte die zo smal is dat deze niet toegankelijk is met ultramoderne optische spectrumanalysatoren, " zegt Michael Kues, postdoctoraal fellow en hoofdauteur van de studie. Om de bandbreedte van de laser te karakteriseren, de onderzoekers gebruikten in plaats daarvan een coherente optische kloptechniek. De record-lage laserbandbreedte maakte het mogelijk, Voor de eerste keer, om de volledige spectrale kenmerken van een laser met modusvergrendeling in het RF-domein te meten met alleen algemeen beschikbare RF-elektronica en bevestigend, beurtelings, de sterke temporele coherentie van de laser.

Dergelijke stabiele nanoseconde gepulseerde bronnen met smalle bandbreedte zijn wenselijk voor veel detectie- en microscopietoepassingen, evenals voor de efficiënte excitatie van atomen en moleculen (meestal met smalle excitatiebandbreedtes). Vanuit een fundamenteel perspectief, het lage en hanteerbare aantal optische lasermodi, gecombineerd met de RF-toegankelijkheid van het bijbehorende spectrum, maken de nieuw ontwikkelde laser van het team zeer geschikt voor verdere studie van zowel niet-lineaire moduskoppeling als complexe modusvergrendelingsregimes.