Laser Elektro-Optik Revolusioner dengan Laju Pulsa 30 GHz untuk Citra dan Komunikasi Ultra-Cepat
- Laser elektro-optik baru 100 kali lebih cepat dari cahaya laser ultrafast konvensional.
- Sistem ini andal dan menghasilkan pulsa yang akurat dan stabil pada 30 GHz.
- Ia dapat digunakan dalam citra kimia/biologis dan untuk mengimplementasikan jaringan komunikasi yang lebih cepat.
Laser ultrafast menghasilkan serangkaian pulsa cahaya yang berlangsung hingga femtosekon. Ia dapat berfungsi sebagai frekuensi comb untuk memberikan referensi frekuensi dan waktu yang menjembatani domain mikroskopik dan optik dari spektrum elektromagnetik.
Karena fase pulsa ini dapat dikontrol, ia memiliki berbagai aplikasi yang bervariasi dari pengaturan status kuantum materi hingga jam atom optik. Meskipun kemampuan laser ultrafast telah meningkat selama bertahun-tahun, mereka memerlukan stabilitas integral resonator terkunci mode.
Sekarang, peneliti di National Institute of Standards and Technology hadir dengan pendekatan alternatif yang menghasilkan serangkaian pulsa optik tanpa terkunci mode. Mereka menyebutnya laser elektro-optik yang memancarkan pulsa 100 kali lebih cepat daripada laser ultrafast tradisional. Pada dasarnya, ini adalah modulasi elektro-optik dari laser yang dikembangkan dengan elektronik umum.
Bagaimana Cara Berbeda dengan Laser Ultrafast?
Meskipun ide membangun elektro-optik cukup sederhana dan teknologi telah ada selama hampir 50 tahun, ilmuwan belum dapat beralih cahaya untuk memancarkan pulsa ultrafast sambil menghilgang gangguan elektronik.
Biasanya, metode terkunci mode melibatkan memantulkan cahaya ke depan dan belakang dalam rongga berpecah dengan cara yang gelombang saling mengganggu secara konstruktif untuk menghasilkan pulsa pendek. Namun, teknik baru bekerja pada mekanisme paksa lebih kasar: ia memotong sinar laser kontinu menjadi pulsa terpisah, mengurangi gangguan yang disebabkan oleh panas.
Saat sinyal memantul ke depan dan belakang di dalam rongga, gelombang tetap muncul pada frekuensi tertinggi, memblokir semua frekuensi lainnya. Stabilisasi dan penyaringan sinyal dilakukan di dalam rongga ini.
Secara lebih spesifik, mereka menggunakan laser inframerah (memancarkan gelombang terus) untuk menghasilkan pulsa dengan osilator yang diestabilkan oleh rongga khusus. Semua pulsa seragam dan melewati struktur waveguide mikrochip untuk menghasilkan berbagai warna dalam frekuensi comb.
Referensi: ScienceMag | doi:10.1126/science.aat6451 | NIST
Frekuensi comb optik digunakan sebagai sumber dalam cahaya ultrafast tradisional. Comb seperti itu dibangun dengan laser terkunci mode yang membuat pulsa dari beberapa warna gelombang cahaya yang saling tumpang tindih dan membentuk hubungan antara frekuensi mikroskopik dan optik. Di sisi lain, laser elektro-optik menerapkan getaran elektronik pada laser inframerah, dengan efisiensi membentuk pulsa menjadi cahaya.
Laser elektro-optik mengisolasi cahaya dengan frekuensi tertentu untuk membentuk frekuensi comb berbagai warna | David Carlson/NIST
Laser terkunci mode menghasilkan pulsa setiap 10 nanosekon, sedangkan laser elektro-optik hanya membutuhkan 100 pikosekon untuk menghasilkan satu pulsa (100 kali lebih cepat).
Aplikasi
Untuk membangun laser elektro-optik, peneliti memilih untuk hanya menggunakan instrumen mikroskopik dan telekomunikasi yang tersedia secara komersial. Ini membuat sistem lebih andal. Juga, stabilitas dan akurasinya cukup baik, membuatnya cocok untuk sistem komunikasi yang lebih cepat dan pengukuran jangka panjang jaringan jam optik.
Baca: DARPA Akan Menggunakan Sumber Cahaya Laser untuk Memaknai Pesawat Kecil di Udara
Selain itu, jenis laser ini dapat digunakan dalam citra biologis dan kimia untuk mempercepat jenis citra spesifik dari jaringan/kimia. Misalnya, citra hiperspektral yang biasanya memakan waktu satu menit dapat dilakukan secara real-time.
