Új generációs UV-C lézerek és detektorok
Brit kutatók, köztük Amalia Patan professzor (Nottingham) és John W. G. Tisch professzor (Imperial College London) áttörést értek el: olyan platformot fejlesztettek ki, amely képes rendkívül rövid, UV-C tartományú lézerimpulzusok előállítására és érzékelésére is. A rendszer egy ultragyors UV-C lézerforrást egyesít ultravékony, kétdimenziós félvezetőkből (2D) készült UV-C detektorokkal. A lézerimpulzusokat úgynevezett második harmonikus generálással, speciális nemlineáris kristályokon keresztül állították elő. Az így előállított UV-C impulzusok mindössze néhány femtoszekundumig tartanak – vagyis kevesebb mint egy ezermilliárdod másodpercig.
Femtoszekundumos impulzusok detektálása szobahőmérsékleten
A méréshez gallium-szelenidből (GaSe) és gallium-oxidból (Ga2O3) készült, kétdimenziós félvezető alapú UV-C fotodetektorokat alkalmaztak. Ezek az anyagok ipari léptékben is gyárthatók, ami megkönnyíti a technológia átültetését a laboratóriumon kívülre is. A rendszer működőképességét szabad térben mutatták be: a kibocsátó kódolt információt UV-C lézerimpulzusba rejtett, amit a 2D félvezető szenzor sikeresen detektált.
Előnyt jelentő szenzorválasz és hatékonyság
Meglepő módon a szenzorok nemcsak lineáris, hanem szuperlineáris fotóáram-választ mutatnak a fényimpulzusok energiájára, ami nagy előnyt jelent különböző alkalmazások számára. Vagyis már most adott az alapja annak, hogy az UV-C fotonika femtoszekundumos idősávban, igen változatos impulzusenergiákkal és ismétlési rátákkal működhessen.
Az ultrahatékony lézergenerálásról Tisch professzor nyilatkozott, kiemelve, hogy a nemlineáris folyamatok kivételesen jó energiaátalakítást biztosítanak. Mindez lehetővé teszi a rendszer további optimalizálását, kompakt UV-C források kialakítását is.
Jövőbeli lehetőségek és alkalmazások
A femtoszekundumos UV-C lézerimpulzusok gyors és pontos detektálása számos alkalmazást nyithat meg, különösen a szabadtéri optikai kommunikációban, ahol autonóm rendszerek vagy robotok oszthatják meg egymással az információt megbízhatóan. Ez a platform ideális lehet olyan integrált rendszerek számára is, ahol a fényforrás és a detektor egyetlen egységbe építhető. Az ilyen komponensek ráadásul könnyen illeszthetők monolitikus fotonikus integrált áramkörökbe, így új korszakot nyithatnak a nagy sávszélességű képalkotásban és a femtoszekundumos időskálán működő szupergyors spektroszkópiában is.
