Modul Cahaya Universal: Arsitektur Laser Terobosan untuk Kontrol Materi yang Presisi

• Peneliti mengembangkan arsitektur laser baru bernama universal light modulator untuk menyelidiki dan mengontrol materi.
• Ini dapat menjadi titik balik untuk semua aplikasi fotonik utama yang memerlukan daya tinggi.

Laser digunakan untuk beberapa tujuan, termasuk menyelaraskan material, menunjuk objek selama presentasi, dan oleh dokter untuk prosedur kosmetik dan bedah. Hal-hal yang Anda lihat dalam kehidupan sehari-hari banyak didasarkan pada teknologi laser, seperti scanner kode batang, drive cakram optik, serat optik, pemotongan dan pengelasan material, pencahayaan laser dalam hiburan, dan lebih banyak lagi.

Laser memiliki kemampuan luar biasa untuk mengemudi, mengontrol, dan menyelidiki materi dengan akurat menggunakan berbagai metodologi. Meskipun sebagian besar berfungsi di balik layar, laser adalah tulang punggung ilmu pengetahuan dan teknologi canggih. Pada tahun 2018, Nobel Fisika diberikan kepada teknologi laser revolusioner, Optical Tweezers, teknik untuk menangkap nanopartikel di antara dua sinar laser.

Baru-baru ini, peneliti di SLAC National Accelerator Laboratory dan Stanford University mengembangkan arsitektur laser baru untuk menyelidiki dan mengontrol materi. Mereka menyebutnya universal light modulator.

Laser Dapat Mengintegrasikan Struktur Canggih

Karena laser memancarkan cahaya secara koheren, ia dapat embodi struktur yang jauh lebih kompleks daripada sumber cahaya lain dalam hal intensitas dan distribusi elektromagnetik. Misalnya, ia dapat memiliki distribusi intensitas tiga dimensi yang unik (saringan optik atau kerucut gofre), atau silinder vektor balok.

Dengan kemampuan ini, universal light modulator memiliki potensi untuk membuka pintu baru untuk aplikasi photonics yang canggih. Saat ini, tidak banyak metode yang andal yang tersedia untuk menghasilkan struktur cahaya kompleks, sehingga mengeksploitasi kapasitas untuk memprogram atau merancang struktur seperti itu sangat sulit.

Referensi: The Optical Society

Ini hanya dilakukan oleh instrumen eksternal seperti spatial light modulators yang digunakan dalam proyektor. Namun, instrumen ini datang dengan keterbatasan daya puncak dan daya rata-rata, dan mereka dapat dengan mudah meledak tanpa mencapai aplikasi yang memerlukan tingkat daya yang signifikan.

Arsitektur laser baru menghindari keterbatasan daya ini tanpa mempengaruhi kemampuan untuk menghasilkan struktur cahaya sembarang. Para peneliti mengembangkan fungsionalitas inovatif untuk merancang balok dalam arsitektur laser itu sendiri. Ini memenuhi dua persyaratan utama: struktur cahaya dan Diskalabilitas daya.

Pem forming balok dengan arsitektur laser baru | Greg Stewart / SLAC

Mereka telah menggunakan beamlet komposit untuk membangun pulsa cahaya yang dapat diprogram ini. Anda dapat menganggapnya sebagai sinar laser yang terdiri dari beberapa beamlet lebih pendek seperti sarang lebah, masing-masing dapat dikontrol secara independen, meskipun semuanya koheren satu sama lain.

Mereka dapat 'mengungkapkan' informasi satu sama lain, termasuk statusnya dan hubungan masing-masing. Jika semua beamlet tersinkronisasi, bersama-sama, mereka dapat menghasilkan struktur apa pun.

Aplikasi

Universal light modulator sangat berharga dalam sistem ultratingkat (dalam skala waktu femtosekon dan bahkan lebih pendek): ia dapat memberikan pola pikir yang sepenuhnya baru tentang bagaimana cahaya dengan struktur canggih dapat digunakan untuk mendorong upaya teknologi. Ini dapat menjadi titik balik untuk semua aplikasi fotonik utama yang memerlukan daya tinggi, pemesinan mikro-nano, pengendalian optik, telekomunikasi serat optik, dan ilmu proton ultrafast.

Peneliti sekarang mencoba untuk memanfaatkan sumber cahaya ini untuk mengontrol balok elektron yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Ini akan membantu mereka menciptakan jenis sumber X-ray dan elektron baru, dan mencetak struktur cahaya pada X-ray dan elektron.

Baca: Layar 3D Praktis yang Dihasilkan oleh Holografi dan Teknologi Medan Cahaya

Juga, mereka berencana untuk mengeksplorasi banyak upaya paralel. Hal pertama adalah mengintegrasikan lebih banyak beamlet dan mengupgrade modulator ke daya yang jauh lebih tinggi. Kedua, mereka akan memeriksa bagaimana mengonversi beamlet femtosekon menjadi panjang gelombang lain menggunakan metode konversi nonlinier, yang akan menghasilkan cahaya terstruktur dengan komposisi hiperspektral dan sinkronisasi alami, atau dengan multi-warna.