Der durch bahnbrechende integrierte On-Chip-Laser der Harvard University erleichtert Chips, um Anwendungen in Industriequalität zu erreichen
2025-05-12
Physiker an der Harvard University haben einen leistungsstarken neuen On-Chip-Laser entwickelt, der im Mittelinfrarotspektrum helle Impulse abgibt-eine schwer fassbare, aber äußerst nützliche Licht Reihe, mit der Gase erfasst und neue spektroskopische Werkzeuge erfasst werden können. Die Geräte packt die Funktionalität eines größeren Systems in einen winzigen Chip, ohne dass externe Komponenten erforderlich sind. Es verblasst ein bahnbrechendes photonisches Design mit Quantenkaskaden -Lasertechnologie und wird voraussichtlich bald die Umweltüberwachung und die medizinische Diagnose revolutionieren, indem Tausende von Lichtfrequenzen gleichzeitig erfasst werden. Physiker der Harvard John A. Paulson School of Engineering und Applied Sciences (SEAS) haben einen kompakten Laser entwickelt, der im Mittelinfrarotspektrum helle, ultrasortierte Lichtimpulse ausgibt-ein Wellenlängenbereich, das sowohl wissenschaftlich wertvoll als auch technologisch herausfordernd ist. Die Leistung des Geräts ist vergleichbar mit der von viel größeren photonischen Systemen, ist jedoch vollständig in einen einzelnen Chip integriert. Die heute veröffentlichte Forschung, die heute (16. April) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, markiert die erste Demonstration eines On-Chip-Pikosekunden-Laserpulsgenerators mit mittlerem Infrarot, der ohne externe Komponenten arbeitet. Der Laser kann optische Frequenzkämme erzeugen-ein Spektrum gleichmäßig verteilter Frequenzen-für eine Vielzahl von Anwendungen bei hohen Präzisionsmessungen. Diese kompakte Plattform wird erwartet, dass sie eine neue Generation von Gassensoren aus Breitspektrum für Umweltüberwachung und fortschrittliche Spektralwerkzeuge für die medizinische Bildgebung realisiert. Die Felder der Photonik und der Elektromagnetik werden durch die tiefe Integration der numerischen Simulationstechnologie tiefgreifende Veränderungen durchführen. Herkömmliche optische Konstruktions- und Analysemethoden zeigen allmählich ihre Einschränkungen, wenn sie mit Problemen wie komplexer Lichtfeldkontrolle und Vorhersage der optischen Eigenschaften von Strukturen mit mehreren Maßstäben konfrontiert sind. Als leistungsstarkes numerisches Simulationsinstrument beschleunigt die FDTD-Methode ihre Durchdringung in alle Aspekte der optischen und multidisziplinären interdisziplinären Forschung. Von der Metasurface-Design bis zur nanooptischen Strukturanalyse, von der Strahlmanipulation bis zur Optimierung der photonischen Geräte, verändert FDTD das Paradigma der optischen Forschung und Anwendung. In Bezug auf internationale Trends ist die Untersuchung von Metasurfaces zu einem heißen Thema geworden. Metasurfaces können die Kontrollfunktionen herkömmlicher optischer Komponenten am Licht durchbrechen und die flexible Kontrolle von Licht in mehreren Dimensionen wie Phase, Polarisation und Amplitude realisieren. Von der Grundlagenforschung bis hin zu praktischen Anwendungen wird das Potenzial von Metasurfaces ständig untersucht, und es entstehen neue Forschungsergebnisse in einem endlosen Strom. Beispielsweise können Metasurfaces verwendet werden, um die Form der Lichtstrahlen genau zu steuern und spezielle Strahlen wie Wirbelstrahlen und luftige Strahlen zu erzeugen. Diese Strahlen haben einzigartige Vorteile und umfassende Anwendungsaussichten in den Bereichen optische Kommunikation, optische Bildgebung, optische Pinzetten usw. Gleichzeitig haben die Kreuzintegration von Metasurfazen mit hochmodernen Disziplinen wie Nanophotonik und Plasmonik, die innovative Entwicklung von Optics und Methoden für die Lösung von Optics und Methoden für die Lösung von Optics und Methoden für die Löschung, zu einer Überzeugung von Optics, und der Überzeugung von Optics und der Aufgabe der Optics und der Überwachung der Optics und der Überwachung der Optics und der Übertragung der Optics und der Übertragung der Optics und der Übertragung der Überwachung. Auf nationaler Nachfrageebene hat die schnelle Entwicklung meines Landes in den Bereichen optische Kommunikation, optische Informationsverarbeitung, optische Bildgebung, photonische Chips usw. zu einem zunehmend dringenden Bedarf an Talenten geführt, die fortschrittliche optische Design- und Simulationstechnologien beherrschen können. Der "14. Fünfjahresplan für die Entwicklung der National Natural Science Foundation" schlägt in den Prioritätsentwicklungsbereichen eindeutig vor, "Schaltkreise, HF-Module und Antennentechnologien mit neuen Materialien, neuen Architekturen und neuen Mechanismen zu entwickeln.
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