Een internationaal team van wetenschappers heeft de eerste krachtige, willekeurig gepolariseerde laserstraal met een "Q switch" laser, die typisch lichtpulsen uitzendt die zo kort zijn dat ze in nanoseconden worden gemeten. Lasers zijn een cruciaal onderdeel van moderne technologie - ze worden in alles gebruikt, van onze auto's tot medische apparatuur tot de satellieten die rond de aarde draaien. Nutsvoorzieningen, onderzoekers verbreden de potentiële toepassingen van nog kleinere en krachtigere lasers.

De onderzoekers publiceerden hun resultaten in Wetenschappelijke rapporten .

"Het experimentele bewijs dat in deze studie wordt geleverd, bevordert dit onderzoeksveld in de richting van de realisatie van actief regelbare geïntegreerde microlasers, " schreef Taichi Goto, tweede auteur van het artikel en een assistent-professor in de afdeling elektrische en elektronische informatie-engineering aan de Toyohashi University of Technology in Japan.

Andere bijdragen aan de studie zijn wetenschappers van het Institute for Molecular Science van het Laser Research Center in Japan en de afdeling Electrical and Computer Engineering van de Iowa State University in de Verenigde Staten.

Q-switch lasers worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, ook bij chirurgische ingrepen, en kan nauwkeurigere resultaten opleveren met minder schade dan traditionele gereedschappen. De lasers vereisen integratie van actieve en passieve verantwoordelijkheden voor maximale efficiëntie.

"Er zijn twee voordelen aan het actief aansturen van geïntegreerde microlasers, " zei Goto. "De maat is klein, en massaproductietechniek kan worden gebruikt. Door de integratie kan de prijs van één stuk Q-switch laser worden verlaagd."

Een techniek genaamd Q-switching produceert korte maar krachtige pulsuitgangen. Net als bij andere lasers, een elektrische stroom wekt elektronen op in een lasermedium - in dit geval het is een kristal dat wordt gebruikt in lasers in vaste toestand - en straalt de resulterende energie uit als versterkt licht. Het licht kan in de ene of de andere richting worden gepolariseerd, maar het is bijna onmogelijk om het willekeurig gepolariseerde licht in een kleine Q-switch-laser te veranderen.

Goto en zijn team gebruikten Q-switching, samen met een laser een tiende van de grootte van een Amerikaanse cent, om een ​​laserstraal te produceren die tien keer krachtiger is dan eerder gemeld met een grotere laser.

Samen met de verandering van de lasergrootte, de onderzoekers pasten ook het magnetische materiaal aan waardoor het licht reist en versterkt tot een krachtigere puls. Met de toevoeging van een neodymium-yttrium-aluminium-granaat, Goto zou magneto-optica kunnen gebruiken om beter te controleren hoe het licht binnen de laserholte beweegt.

Met de korte pulsen kunnen de onderzoekers de polarisatie van de laser veranderen door manipulatie van de fotonen waaruit het licht bestaat. In plaats van een constant licht, elke puls kan worden geschakeld. De lasergrootte betekent dat de energie eruit springt, in plaats van te verdwijnen terwijl het door het systeem reist.

De onderzoekers zijn van plan om het piekvermogen van hun systeem te verhogen, volgens Goto. Ze zijn ook van plan het systeem toe te passen als een geïntegreerde microlaser voor verdere tests.