超高速鎖模雷射 僅限實驗室使用
編譯／高晟鈞
雷射是觀察、探測與測量自然界中肉眼所不可視的現象、事物的重要工具；其中，超快鎖模雷射更是解鎖自然界時間尺度祕密的關鍵鑰匙。超高速鎖模雷射的脈衝峰值強度、寬光譜覆蓋範圍，能幫助我們觀察化學反應過程中的分子鏈現象、湍流介質中的光傳播。更甚至，它對於包括光學原子鐘、生物成像、光計算處理電腦等的開發也扮演著舉足輕重的角色。
不幸的是，目前最先進的鎖模雷射除了十分昂貴，對於功率的需求更是苛刻。因此現階段大多只限於實驗室使用。
邁向更小、更有效率的光子學
近日，一篇發表於<<科學>>雜誌的封面文章中，研究員郭秋實展現了一種在奈米光子晶片上創建高性能超快雷射的方法。該小型化鎖模雷射器能夠以飛秒（萬億分之一秒）時間間隔發射超短相干脈衝。
「我們的目標是將實驗室系統轉變為可以大規模生產的晶片系統，徹底改變高速光子學領域。」郭博士說道。他表示，我們不僅希望將設備縮小，還要確保他們不會犧牲任何性能。為此，我們需要足夠強的峰值脈衝強度（最好超過1W），這樣的晶片級系統才有意義。
小型化的挑戰
然而，在晶片上實現有效的鎖模雷射不是一個簡單的過程。郭博士選擇了一種名為「薄膜鈮酸鋰」（TFLN）的新興材料，這種材料可以透過施加外部電射頻信號來有效地塑形與控制雷射脈衝。
最後，研究團隊透過將三五族半導體與TFLN奈米級光子波導的優點相結合，得到了0.5瓦高峰值功率輸出的雷射。
潛在的實際應用
這種只有指尖大小的光子系統儘管還處於初始階段，卻已經克服了一個巨大障礙。未來，這項研究可能對於眼部疾病的診斷、食品安全檢查、無GPS精確導航有著重大的推進作用。
資料來源:scitechdaily
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