Ученые создали платформу для генерации и детектирования ультракоротких УФ-С лазерных импульсов

Ученые разработали новую платформу для генерации и детектирования ультракоротких УФ-С лазерных импульсов в фемтосекундном диапазоне. Этот прорыв может открыть новые возможности для преобразования систем оптической беспроводной связи, обработки материалов и медицинской визуализации.

Разработкой новой платформы занимались ученые из Школы физики и астрономии Ноттингемского университета и Имперского колледжа Лондона. Источник производит импульсы фемтосекундной длительности — менее одной триллионной доли секунды. Эти импульсы детектируются при комнатной температуре с помощью сенсоров на основе ультратонких (двумерных, 2D) материалов. Статья опубликована в журнале Light: Science & Applications.

Профессор Амалия Патане из Школы физики и астрономии Ноттингемского университета руководила разработкой сенсоров. «В этой работе мы впервые объединили генерацию фемтосекундных УФ-С лазерных импульсов с их быстрым детектированием с помощью нового класса 2D-полупроводников. Они могут работать в широком диапазоне энергий импульсов и частот повторения, что требуется для многих приложений», — говорит Патане.

УФ-С свет — это тип ультрафиолетового излучения с более короткой длиной волны и большей энергией, чем у УФ-А и УФ-В излучения. Фотонные компоненты, работающие в диапазоне УФ-С, могут открыть новые возможности в науке и технике, такие как микроскопия сверхвысокого разрешения, обработка материалов, стерилизация и медицинская визуализация.

Сильное атмосферное рассеяние УФ-С света также открывает возможности для современных систем оптической беспроводной связи. Несмотря на огромный потенциал, широкое внедрение УФ-С технологий до сих пор ограничено отсутствием подходящих материалов и фотонных компонентов.

Аспирант Ноттингемского университета Бен Дьюс добавляет: «Детектирование УФ-С излучения с помощью 2D-материалов все еще находится в зачаточном состоянии. Способность детектировать ультракороткие импульсы, а также комбинировать генерацию и детектирование импульсов в свободном пространстве, помогает проложить путь для связи между автономными системами и робототехникой».

«Мы использовали фазово-согласованные процессы второго порядка в нелинейных оптических кристаллах для эффективной генерации УФ-С лазерного излучения. Высокая эффективность преобразования знаменует собой важную веху и создает основу для дальнейшей оптимизации и миниатюризации системы в компактный источник», — говорит профессор Джон Тиш из Имперского колледжа.

Аспирант Имперского колледжа Тим Клее добавляет: «Компактный, эффективный и простой источник УФ-С излучения принесет пользу широкому научному и промышленному сообществу, стимулируя дальнейшие достижения».

Больше информации: Benjamin T. Dewes et al, Fast ultraviolet-C photonics: generating and sensing laser pulses on femtosecond timescales, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-02042-2

Источник: University of Nottingham