Laserverktyget utvecklat av UQ-teamet. Kredit:Dr Martin Plöschner
Lasrar har blivit en stor del av vårt dagliga liv.
Från telefoner och surfplattor till självkörande bilar och datakommunikation – även den information du läser just nu levereras sannolikt till dig via laser.
Teknikens tillämpningar är så breda att forskare som dagligen arbetar med lasrar blir ständigt förvånade.
Bland dem är University of Queensland forskare Dr. Martin Plöschner från School of Information Technology and Electrical Engineering (ITEE).
"Jag har arbetat med lasrar under de senaste 15 åren och ändå blir jag ofta förvånad över att hitta dem på de mest oväntade platserna," sa Dr. Plöschner.
"I många av deras applikationer verkar lasrar i en del av spektrumet som är osynligt för våra ögon.
"Och det som ögonen inte kan se vet sinnet ofta inte om.
"Om lasrar verkade mer i den synliga delen av spektrumet skulle världen omkring oss vara en magnifik lasershow."
En sådan dold tillämpning av lasrar är optisk datakommunikation – där laserljus glider genom optiska fibrer för att leverera information.
Men den ständigt ökande efterfrågan på snabbare och mer frekvent åtkomst till data pressar optiska fibernätverk runt om i världen till sin gräns – den så kallade "kapacitetskrisen."
Dr. Joel Carpenter från UQ:s ITEE sa att laserljuspulserna som förmedlas längs glas- eller plastfibrerna färdas med olika hastigheter och kan överlappa varandra, vilket saktar ner processen.
"Föreställ dig att skrika till en vän genom ett långt betongrör," sa Dr. Carpenter. "Ditt meddelande kommer att förvrängas beroende på hur mycket röret ekar, och du måste också vänta på att ekona försvinner från ett meddelande innan du kan skicka nästa.
"Det är ett liknande problem i stora grupper av datorservrar, där mängden eko beror på formen och färgen på lasrarna som skickas in i den optiska fibern."
Att mäta egenskaperna hos lasrar är avgörande för att göra förbättringar, men det har inte funnits någon metod för att helt fånga denna komplexitet.
Tills nu.
Dr. Plöschner, Dr. Carpenter och deras team – med expertis inom laserstrålemanipulation, formning och karakterisering – var angelägna om att lösa problemet.
De samarbetade med den ledande lasertillverkaren II-VI Inc. och tillbringade tre år med att arbeta på ett sätt att göra lasrar snabbare och förbättra deras prestanda.
De utvecklade ett verktyg som mäter uteffekten från vertikalkavitets ytemitterande lasrar (VCSEL) och tillåter undersökning av de stora mängder data som deras ljus bär.
"Själva systemet är ungefär lika stort som en skokartong och sätts helt enkelt in i laserstrålens väg", sa Dr. Plöschner.
"Den kan berätta för oss hur laserstrålen utvecklas över tiden och ändrar sin form och färg.
"Den informationen är avgörande för hur strålen färdas genom fiberlänken."
Resultaten kan nu användas för att förbättra nästa generations lasrar.
"Vårt verktyg kommer att göra det möjligt att identifiera strålegenskaperna som bidrar till "pulsspridning" i den optiska länken, vilket saktar ner data," sa Dr. Plöschner.
"Laseringenjörer kan sedan designa lasrar utan dessa oseriösa funktioner, vilket leder till optiska länkar med högre hastighet och längre driftavstånd.
"Och alla verktyg som kan underlätta snabbare dataöverföring över längre avstånd är till hjälp."
Dr. Plöschner sa att förbättrad laserteknik kommer att gynna en rad industrier, från telekommunikation till säkerhet och biltillverkning.
"Autonoma bilar använder laser för att göra en 3D-bild av scenen för att hjälpa dem att navigera genom trafiken eller backa parkera i en trång plats," sa han.
"Och du skannas av hundratals små lasrar varje gång du använder ansiktsigenkänning för att låsa upp din smartphone.
"Det kommer inte som någon överraskning då att det finns en enorm efterfrågan på att göra lasrar med förbättrad prestanda.
"Detta genombrott kommer att låsa upp en informationsskatt av optiska strålar."
Forskningen har publicerats i Nature Communications . + Utforska vidare
