Yüksek performanslı femtosaniye lazerler, tıptan sanayiye, savunmadan hassas ölçüm teknolojilerine kadar birçok alanda kullanılıyor. Ancak bu sistemler genellikle büyük laboratuvar düzenekleri, yüksek maliyetli optik bileşenler ve karmaşık kurulumlar gerektiriyor. İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan’dan araştırmacılar, bu teknolojiyi mikroskobik bir fotonik çip üzerine taşıyan yeni bir yöntem geliştirdi. Çalışmada, yüksek darbe enerjili femtosaniye lazer üretimi çip ölçeğinde başarıyla gösterildi. Geliştirilen mikro çip, 1,05 nanojoule enerjiyi 147 femtosaniyelik ultra kısa darbeler halinde üretebildi. Araştırmacılar, bu performansın entegre fotonik alanında önemli bir eşik olduğunu belirtiyor.
MAMYSHEV MİMARİSİ ÇİPE UYARLANDI
Femtosaniye lazerlerin çip üzerine taşınmasındaki en büyük zorluk, yüksek ışık gücünün çok ince dalga kılavuzlarına sıkıştırılması sırasında ortaya çıkan kararsızlıklar oldu. Bu yoğun etkileşimler, klasik tasarımlarda lazer darbelerinin bozulmasına ve sistemin zarar görmesine neden olabiliyor. EPFL ekibi, bu sorunu aşmak için Mamyshev osilatörü olarak bilinen bir yaklaşımı çip mimarisine uyarladı. Lazer boşluğu içine yerleştirilen ve farklı renk aralıklarına ayarlanan iki optik filtre, zayıf ve kararsız ışığı bastırırken güçlü darbelerin dengeli şekilde oluşmasına imkan verdi. Çalışmanın eş baş yazarlarından Zheru Qiu, tasarımın ek maliyet getiren karmaşık bileşenler gerektirmediğini belirtti. Qiu’ya göre sistem, başka çip tasarımlarında sorun yaratan yoğun ışık etkileşimlerini avantaja dönüştürüyor.
SERİ ÜRETİM İMKANI SUNUYOR
Yeni fotonik çiplerin en önemli yönlerinden biri, mevcut yarı iletken üretim altyapısıyla üretilebilmesi. Araştırmacılar, bu sistemlerin bilgisayar işlemcileri gibi silikon levhalar üzerinde seri üretime uygun olduğunu belirtiyor. Testler ve simülasyonlar, tek bir üretim serisinde 1.000’den fazla bağımsız ve yüksek performanslı ultra hızlı lazerin üretilebileceğini gösterdi. Teknoloji, 42 santimetrelik lazer yolunu mikroskobik bir spiral yapıya sığdırarak büyük optik sistemlerin boyutunu önemli ölçüde azaltıyor. Bu da femtosaniye lazerlerin daha küçük, taşınabilir ve düşük maliyetli cihazlara entegre edilmesinin önünü açabilir.
TIPTAN ÜRETİME GENİŞ KULLANIM ALANI
Çip ölçeğindeki femtosaniye lazerler, birçok sektörde yeni uygulamaların geliştirilmesini sağlayabilir. Sağlık alanında göz cerrahisi, tıbbi görüntüleme ve gelişmiş teşhis cihazları daha kompakt hale gelebilir. Sanayide ise mikro işleme, kalite kontrol ve hassas üretim süreçlerinde daha küçük ve erişilebilir lazer sistemleri kullanılabilir. Çevresel izleme alanında taşınabilir sensörler, kirleticileri ve kimyasal sızıntıları daha hızlı tespit edebilir. Navigasyon ve zamanlama teknolojilerinde de bu lazerlerin kompakt atom saatlerine güç sağlayarak daha hassas sistemlerin geliştirilmesine katkı sunabileceği değerlendiriliyor.
ENTEGRE FOTONİKTE YENİ EŞİK
EPFL Uygulamalı Kuantum Fotonik Laboratuvarı lideri Profesör Tobias J. Kippenberg, çalışmanın yüksek performanslı femtosaniye lazerlerin çip üzerinde üretilebileceğini ve bunun ölçeklenebilir bir mimariyle yapılabileceğini gösterdiğini söyledi. Araştırmacılara göre bu gelişme, büyük ve pahalı lazer sistemlerinin daha erişilebilir hale gelmesini sağlayabilir. Femtosaniye lazerlerin fotonik çipler üzerinde seri üretilebilir hale gelmesi, tıp, üretim, savunma ve hassas ölçüm teknolojilerinde yeni bir donanım döneminin kapısını aralayabilir.
