Teknologi pulsa laser ultra pendek mengantarkan terobosan baru!

Laser menjadi komponen tak terpisahkan dari perangkat dan industri yang tak terhitung jumlahnya. Ketika sinar laser berinteraksi dengan permukaan bahan berskala nano, ia memancarkan gelombang cahaya yang disebut "plasmon", dan mengingat sifat plasmon, informasi dapat ditransmisikan. Dalam transmisi optik, laser memompa cahaya ke dalam komponen yang disebut "penyerap saturasi" untuk menghasilkan sinyal optik.

Baru-baru ini, Yu Yao, profesor teknik elektro di Arizona State University, dan tim risetnya di Photonics Innovation Center of Arizona State University merancang elemen laser berskala nano yang lebih cepat dan lebih hemat energi, yang disebut struktur elemen campuran graphene plasma penyerap jenuh, atau GPSMA.

GPSMA memiliki aplikasi potensial dalam komunikasi, pemrosesan informasi, Spektroskopi, biomedis, dan industri lainnya. Penyerap dapat digunakan untuk meningkatkan kecepatan, efisiensi, dan kinerja keseluruhan untuk mempromosikan transmisi data, pemrosesan informasi, penginderaan biomedis, dan teknologi pencitraan.

Karena karakteristiknya yang menguntungkan dalam modulasi optik dan penyerapan saturasi, tim Yu Yao menambahkan sejenis bahan hibrida logam rekayasa buatan Graphene dalam proses pengembangannya.

Dalam sebuah artikel yang baru-baru ini diterbitkan di jurnal ilmiah ACS Nano, Yao memperkenalkan secara rinci bagaimana laboratoriumnya mengintegrasikan penyerap saturable berbasis Graphene, dan bagaimana mereka mencoba meningkatkan peralatan untuk mengurangi konsumsi daya sambil mempertahankan waktu respons yang sangat cepat.

Mereka mencapai hasil penting ini dengan merancang susunan antena optik yang memfokuskan cahaya ke celah berskala nano pada materi, yang dikenal sebagai hotspot, untuk meningkatkan penyerapan. Dengan memfokuskan laser pada hotspot ini, mereka mengamati peningkatan kinerja dan pengurangan konsumsi energi.

"Graphene ringan dan memiliki waktu respons optik yang cepat, tetapi tingkat penyerapan bentuk lapisan tunggal rendah," kata Yu Yao, "Kami telah merancang perangkat ini untuk meningkatkan penyerapan cahaya dari hot spot skala nano lebih dari tiga kali lipat. besarnya, yang tidak hanya dapat menghasilkan penyerapan cahaya yang kuat, tetapi juga menghasilkan efek penyerapan jenuh. Melalui GPSMA, kami membuat perangkat penyerapan jenuh, yang benar-benar dapat mengurangi konsumsi daya hampir dua hingga tiga kali lipat."

Berdasarkan kecepatan yang ditingkatkan secara signifikan, teknologi baru mereka akan membuka peluang baru untuk spektroskopi laser inframerah dan komunikasi sinyal optik berkecepatan tinggi (kabel serat optik dan komunikasi satelit).

Peralatan kami dapat bekerja dengan kecepatan tinggi, "kata Yu Yao." Penyerap saturable tradisional dapat bekerja dalam skala waktu nanodetik, tetapi sekarang kita dapat mencapai sekitar 60 femtosekon, yang lebih dari 100.000 kali lebih cepat dari sebelumnya

GPSMA saat ini beroperasi pada panjang gelombang inframerah-dekat dari spektrum Elektromagnetik. Karena Graphene memiliki rentang respons optik yang luas, ia dapat memperluas cakupan spektralnya ke panjang gelombang yang lebih panjang di wilayah spektral inframerah, yang sangat penting untuk Spektroskopi molekuler dan komunikasi optik. Namun, untuk panjang gelombang yang lebih panjang, secara tradisional lebih sulit mencapai penyerapan jenuh dan menghasilkan pulsa laser ultra pendek. Oleh karena itu, konsep desain GPSMA dapat mengisi celah teknis tersebut.

Peralatan tim Yu Yao memiliki prospek aplikasi potensial di industri telekomunikasi, energi, dan biomedis. Penyerap ini dapat digunakan untuk meningkatkan kecepatan, efisiensi, dan kinerja kabel serat optik secara keseluruhan, membuka peluang untuk memajukan transmisi data, kinerja sel surya, dan teknologi pencitraan deteksi penyakit.