Een team van onderzoekers van de University of Central Florida heeft een al lang bestaand probleem in de laserwetenschap overwonnen, en de bevindingen kunnen toepassingen hebben in chirurgie, boren en 3D-lasermapping.

Met behulp van het principe van supersymmetrie, ze hebben de eerste supersymmetrische laserarray ontwikkeld. Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

Supersymmetrie is een vermoeden in de natuurkunde dat zegt dat elk deeltje materie, zoals een elektron, heeft een of meer superpartners die hetzelfde is, behalve een precies verschil in hun momentum.

"Dit is de eerste demonstratie van een supersymmetrische laserarray die belooft te voldoen aan de behoeften aan geïntegreerde laserarrays met hoog vermogen en een hoogwaardige bundelemissie, " zei co-auteur van de studie Mercedeh Khajavikhan, een universitair hoofddocent optica en fotonica in UCF's College of Optics and Photonics.

Khajavikhan leidde het team dat de laserarray ontwikkelde, die bestaat uit rijen lasers en in staat is om een ​​groot uitgangsvermogen en een hoge straalkwaliteit te produceren.

Dit is een eerste array die consistent een hoge uitstraling genereert, omdat eerdere ontwerpen hebben geleid tot een verslechterde straalkwaliteit.

Khajavikhan zei dat eerder werk van Demetrios Christodoulides, een Pegasus hoogleraar optica en fotonica, Cobb Family Endowed Chair in het college en co-auteur van de studie, suggereerde het gebruik van supersymmetrie in optica en haar team heeft het verder onderzocht in haar studies.

"Echter, het is pas onlangs dat mijn groep deze ideeën in daadwerkelijke laserinstellingen heeft weten te brengen, waar dergelijke begrippen vruchtbaar kunnen worden gebruikt om echte problemen in de fotonica aan te pakken, " ze zei.

De truc in de laserarrays van haar team is om lasers naast elkaar te plaatsen met behulp van berekeningen die rekening houden met supersymmetrie.

Ze zei dat deze ontwikkeling erg belangrijk is op veel gebieden waar een krachtige geïntegreerde laser nodig is.

"We voorzien veel toepassingen van supersymmetrische laserarrays in de geneeskunde, leger, industrie en communicatie, overal waar behoefte is aan geïntegreerde laserarrays met hoog vermogen en een hoge straalkwaliteit, ' zei Khajavikhan.

Een opwindende toepassing zou het gebruik van LIDAR kunnen zijn, die lasers gebruikt om 3D-terrein te onderzoeken en in kaart te brengen en wordt gebruikt in velden zoals zelfrijdende auto's, archeologie, bosbouw, atmosferische fysica en meer.

"LIDAR vereist een krachtige laser van hoge kwaliteit, " zei Khajavikhan. "Momenteel, door het ontbreken van dit type lasers in geïntegreerde vorm, ze gebruiken andere soorten lasers. De supersymmetrische laser biedt een geïntegreerde krachtige laseroplossing die ook een hoge straalkwaliteit laat zien."