Создан миниатюрный лазер, который может изменить технологии измерения и связи

Этот скромный прототип может привести к созданию более дешёвых и эффективных лазеров. Фото: Simone Bianconi, EPFL

Лазерные технологии играют жизненно важную роль в современной жизни, поддерживая всё — от точных научных измерений до передовых систем связи. Они лежат в основе таких технологий, как беспилотные автомобили, высокоскоростные волоконно-оптические сети и даже инструменты, обнаруживающие газы в атмосфере.

Исследовательская группа под руководством доцента Йохана Рименсбергера из Департамента электронных систем Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU) разработала новый вид лазера, предназначенный для преодоления нескольких проблем, присущих существующим моделям.

«Наши результаты могут дать нам новый тип лазера, который одновременно быстрый, относительно дешёвый, мощный и простой в использовании», — говорит Рименсбергер.

Результаты работы команды были опубликованы в журнале Nature Photonics. Проект является совместной работой NTNU, швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и компании Luxtelligence SA.

Беспилотные автомобили и детекторы качества воздуха

Традиционные прецизионные лазеры часто громоздки, дороги и сложны в точной настройке.

«Наш новый лазер решает несколько из этих проблем», — говорит Рименсбергер.

Это улучшение может сделать технологию особенно полезной в беспилотных автомобилях, которые полагаются на технику под названием Lidar для картирования окружающей обстановки. Lidar работает, измеряя время, за которое свет от лазера возвращается обратно, или обнаруживая крошечные изменения в фазе световой волны. Новый лазер может выполнять такие измерения с замечательной точностью — в пределах примерно четырёх сантиметров.

Исследователи также продемонстрировали, что их лазер может эффективно обнаруживать в воздухе цианистый водород, вещество, обычно называемое «синильной кислотой». Поскольку это соединение чрезвычайно токсично даже в малых количествах, возможность быстро его идентифицировать крайне важна для безопасности и мониторинга окружающей среды.

Передовые материалы и микроскопические световые схемы

Исследователи создали новый лазер с использованием передовых материалов и микроскопических световых схем.

Лазер излучает мощный и стабильный пучок света. Кроме того, среди преимуществ — возможность для пользователей легко и быстро регулировать частоту плавно, без резких скачков.

«Вы также можете легко управлять им с помощью всего одного регулятора вместо многих», — отмечает Рименсбергер.

Лазер создан с использованием уже доступной чиповой технологии. Это делает возможным его дешёвое массовое производство.

«Наши результаты позволяют создавать небольшие, недорогие и удобные измерительные приборы и средства связи с высокой производительностью», — заявил Рименсбергер.

Работа велась в сотрудничестве между EPFL (эксперименты), Luxtelligence SA (производство чипов) и NTNU (проектирование и симуляции). Она началась, когда Рименсбергер ещё был постдокторантом в EPFL. Сотрудничество продолжается в рамках стипендии EIC Pathfinder OPEN под названием ELLIPTIC.