23:02 2023-01-03
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Redarea tuturor unghiurilor: O structură de grătar cu contrast ridicat pentru laser reglabil în direcție
_ Redarea tuturor unghiurilor : O structură de rețea cu contrast ridicat pentru laser reglabil în direcție
Laserele găsesc aplicații în mai multe domenii, de la telecomunicații și teledetecție până la medicină. Există multe moduri în care se poate genera emisie laser, sau laser, de la un dispozitiv sau material. În consecință, există multe tipuri de lasere cu diferite principii de funcționare.
O metodă emergentă și promițătoare de a obține laser cu o eficiență energetică ridicată este prin valorificarea a ceea ce sunt cunoscute sub numele de „stări legate în continuum” (BIC) . În termeni simpli, aceste stări descriu unde care rămân foarte localizate în spațiu, dar coexistă cu un spectru continuu de unde care nu sunt localizate (unde care călătoresc). Când aveți de-a face cu lumină, o undă electromagnetică, BIC-urile pot fi realizate prin proiectarea cu atenție a geometriei unei structuri periodice limitate.
Deși oamenii de știință au raportat deja câteva tipuri de lasere bazate pe BIC, majoritatea dintre ele pot doar emit un fascicul într-o direcție perfect sau aproape perfect verticală departe de suprafața dispozitivului. Această limitare împiedică utilizarea unor astfel de lasere BIC în aplicații în care este necesară orientarea fasciculului emis.
Pentru a aborda această problemă, o echipă de cercetare de la Universitatea Națională Yang Ming Chiao Tung (NYCU) din Taiwan a conceput recent un nou Dispozitiv laser BIC a cărui direcție laser poate fi reglată cu ușurință. Studiul lor, publicat în Advanced Photonics, a fost condus de Tien-Chang Lu, profesor distins în Departamentul de Fotonică de la NYCU.
Potrivit Lu, unul dintre principalele motive care a motivat echipa să creeze acest nou laserul direcțional a fost utilizarea potențială a acestuia în sistemele lidar. „În tehnicile actuale lidar, scanarea cu lumină laser se face în primul rând folosind oglinzi mecanice sau microelectromecanice, care sunt voluminoase, costisitoare și potențial nesigure în condiții de drum accidentat”, explică el. „Mulți oameni se străduiesc din greu să construiască un adevărat sistem lidar în stare solidă care să poată elimina aceste oglinzi mecanice, dar totuși să răspundă cererii de capabilități de direcție a fasciculului.”
Designul laser BIC propus se adresează tocmai acestei cereri de orientarea fasciculului. În munca lor, echipa a proiectat cu atenție o geometrie a dispozitivului care produce Friedrich-Wintgen BIC (FW-BIC). Acest tip de BIC provine din cuplarea a două stări de rezonanță (stări de energie care se comportă ca stări legate în apropierea energiei de rezonanță, dar ca stări de continuu la energii departe de energia de rezonanță) care locuiesc în aceeași cavitate și radiază pe același canal de emisie. Principala condiție pentru a crea FW-BIC este ca radiațiile provenite din aceste rezonanțe să interfereze distructiv una cu cealaltă în zona câmpului îndepărtat (adică departe de dispozitiv), asigurându-se că energia lor este în mod necesar prinsă în cavitate. Mai simplu spus, lumina conținută într-un dispozitiv laser FW-BIC este puternic limitată și suferă o atenuare foarte mică în timp (implicând un factor Q ridicat), oferind un mediu perfect pentru atingerea condițiilor de laser.
Dar cum se face. FW-BIC ajută la dezvoltarea unui laser direcțional? Pentru a afla, cercetătorii au construit o cavitate laser folosind o structură de rețea suspendată unidimensională cu contrast ridicat care a dat naștere FW-BIC. Ei au descoperit că modificarea geometriei acestui grătar a afectat modurile de cuplare ale FW-BIC și, la rândul său, a modificat direcția fasciculului emis. Această proprietate fascinantă a oferit o modalitate simplă de a schimba unghiul de emisie cu mare precizie.
„În experimentele noastre, am putut ajusta unghiul de emisie pe o gamă largă, în special de la -40° la +40°, ceea ce este cel mai mare unghi demonstrat experimental pentru laserele BIC”, subliniază Lu. „Această caracteristică oferă, de asemenea, o mai mare flexibilitate și ne-ar putea permite să proiectăm o matrice laser pentru laser multi-unghi cu un câmp vizual de până la 80°. Aceasta ar fi o caracteristică de dorit pentru aplicațiile lidar în stare solidă”.
Echipa are așteptări mari pentru soluția de direcție a fasciculului propusă, care nu necesită componente pasive externe pentru a modula unghiul de emisie și, astfel, obține o eficiență energetică mai mare. Sperăm că proiectarea propusă va duce la dezvoltarea unor sisteme de scanare laser la scară mare, de înaltă rezoluție, cu aplicații în lidar și detecție 3D.
Comentarii:
Adauga Comentariu