Der neue BIC-laserpointer 303 nutzt ein ungewöhnliches Wellenphysik-Phänomen, um ein Gerät zu erzeugen, das kleiner, effizienter und vielseitiger als ein herkömmlicher Laser sein kann (Credit: Kanté Group bei UC San Diego)
Ein Team an der Universität von Kalifornien San Diego hat einen neuen Lasertyp entwickelt, der zu kleineren und effizienteren Lasern für medizinische, computergestützte und optische Kommunikationsanwendungen führen kann. Der neue Laser nutzt ein ungewöhnliches physikalisches Phänomen, das sogenannte Bound States im Kontinuum (BIC), das die Lichtwellen auch in einem offenen System beschränkt hält, und es kann so eingestellt werden, dass Strahlen mit verschiedenen Wellenlängen und Formen emittiert werden.
Das BIC-Phänomen wurde ursprünglich 1929 vorgeschlagen, wurde aber erst in den 1970er Jahren richtig untersucht und seither in Wellenphysikfeldern wie Akustik, Mikrowellen und Nanophotonik beobachtet. Der BIC-Laser von der UC San Diego-Team erstellt verspricht eine Reihe von potenziellen Vorteilen.
"Lichtquellen sind zum Beispiel Schlüsselkomponenten der optischen Datenkommunikationstechnik in Handys, Computern und Astronomie", sagt Babak Bahari, Co-Autor der Studie. "In dieser Arbeit präsentieren wir eine neue Art von Lichtquelle, die effizienter ist als das, was heute verfügbar ist in Bezug auf Stromverbrauch und Geschwindigkeit."
Der BIC Laser beginnt mit einer Halbleitermembran aus Indium, Gallium, Arsen und Phosphor, die in einem Gitter aus kleinen Zylindern angeordnet ist. Wenn das System mit einem Hochfrequenzlaser getroffen wird, emittiert die Membran einen eigenen Laserstrahl auf der anderen Seite mit einer niedrigeren Frequenz, die für die Telekommunikation verwendet wird.
Zusätzlich zu seiner verbesserten Effizienz und Kompaktheit können BIC-Laser vielseitiger sein, dank der anpassbaren Strahlen, die sie emittieren können. Mit ihren Strahlen, die auf bestimmte Wellenlängen eingestellt sind, könnten die neuen Laser beispielsweise in medizinischen Anwendungen Verwendung finden, um Tumoren unter gesunden Zellen auszuspionieren oder den Strahl in Formen wie Spiralen, Donuts und Glockenkurven zu manipulieren, sie können bis zu 10 tragen Mal mehr Information durch optische Kommunikationssysteme.
"Laser sind in der heutigen Welt allgegenwärtig, von einfachen alltäglichen Laserpointern bis hin zu komplexen Laserinterferometern, die verwendet werden, um Gravitationswellen zu detektieren", sagt Ashok Kodigala, erster Autor der Studie. "Unsere aktuelle Forschung wird sich auf viele Bereiche der Laseranwendungen auswirken."
Die Forscher sagen, dass durch die Skalierung der Array, könnte das System verwendet werden, um High-Power-Laser für die Verteidigung und industrielle Anwendungen zu schaffen, möglicherweise Überwindung der traditionellen Wärme Herausforderungen dank seiner verbesserten Effizienz. Der nächste Schritt in der Entwicklung ist, die Notwendigkeit, die Macht der BIC-Laser mit einem anderen Laser zu entfernen, und Macht es elektrisch statt.
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