Il laser on-chip integrato innovativo della Harvard University semplifica la realizzazione di applicazioni di livello industriale
2025-05-12
I fisici dell'Università di Harvard hanno sviluppato un nuovo potente laser su chip che emette impulsi luminosi nello spettro a medio infrarosso, una gamma di luce sfuggente ma estremamente utile che può essere utilizzata per rilevare gas e consentire nuovi strumenti spettroscopici. Il dispositivo racchiude la funzionalità di un sistema più grande in un piccolo chip, senza la necessità di componenti esterni. Fusibile una progettazione fotonica rivoluzionaria con tecnologia laser a cascata quantistica e dovrebbe presto rivoluzionare il monitoraggio ambientale e la diagnostica medica rilevando migliaia di frequenze di luce contemporaneamente. I fisici della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno sviluppato un laser compatto che emette impulsi di luce luminosi e ultraschi nello spettro a medio infrarosso, una gamma di lunghezze d'onda che è sia scientificamente preziosa che tecnologicamente impegnativa. Le prestazioni del dispositivo sono paragonabili a quelle di sistemi fotonici molto più grandi, ma sono completamente integrate su un singolo chip. La ricerca, pubblicata oggi (16 aprile) sulla rivista Nature, segna la prima dimostrazione di un generatore di impulsi laser a medio infrarosso di picosecondo che opera senza componenti esterni. Il laser può generare pettini di frequenza ottica, uno spettro di frequenze uniformemente distanziate, per una vasta gamma di applicazioni in misurazioni ad alta precisione. Questa piattaforma compatta dovrebbe aiutare a realizzare una nuova generazione di sensori di gas ad ampio spettro per il monitoraggio ambientale e strumenti spettrali avanzati per l'imaging medico. I campi della fotonica e dell'elettromagnetica stanno subendo profondi cambiamenti apportati dalla profonda integrazione della tecnologia di simulazione numerica. I metodi tradizionali di progettazione e analisi ottica mostrano gradualmente i loro limiti di fronte a problemi come il controllo complesso del campo di luce e la previsione delle proprietà ottiche delle strutture multi-scala. Come potente strumento di simulazione numerica, il metodo FDTD sta accelerando la sua penetrazione in tutti gli aspetti della ricerca interdisciplinare ottica e multidisciplinare. Dalla progettazione di metasuperfici all'analisi della struttura nano-ottica, dalla manipolazione del raggio all'ottimizzazione del dispositivo fotonico, FDTD sta rimodellando il paradigma della ricerca e dell'applicazione ottica. In termini di tendenze internazionali, lo studio dei metasurfaces è diventato un argomento caldo. I metasurface possono sfondare le capacità di controllo dei tradizionali componenti ottici sulla luce e realizzare il controllo flessibile della luce in più dimensioni come fase, polarizzazione e ampiezza. Dalla ricerca di base alle applicazioni pratiche, il potenziale dei metasuperfici viene costantemente esplorato e stanno emergendo nuovi risultati di ricerca in un flusso infinito. Ad esempio, i metasurface possono essere utilizzati per ottenere un controllo preciso della forma delle travi di luce e generare raggi speciali come travi di vortice e travi ariose. Questi raggi hanno vantaggi unici e ampie prospettive di applicazione nei settori delle comunicazioni ottiche, dell'imaging ottico, delle pinzette ottiche, ecc. Allo stesso tempo, l'integrazione incrociata di metasuperfici con discipline all'avanguardia come la nanofotonica e la nanofotonica con i tradizionali hanno promosso Optics. A livello di domanda nazionale, il rapido sviluppo del mio paese nei settori delle comunicazioni ottiche, dell'elaborazione delle informazioni ottiche, dell'imaging ottico, dei chip fotonici, ecc. Ha creato una necessità sempre più urgente di talenti che possono padroneggiare le tecnologie avanzate di progettazione ottica e simulazione. Il "14 ° piano quinquennale per lo sviluppo della National Natural Science Foundation" propone chiaramente nelle aree di sviluppo prioritario per "sviluppare circuiti, moduli RF e tecnologie di antenna con nuovi materiali, nuove architetture e nuovi meccanismi, esplorare efficienti efficienza elettronica di sviluppo elettronico.
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