Ultrafast Optical Processing Group vid INRS (Institut national de la recherche scientifique) har omdefinierat begränsningar och begränsningar för ultrasnabba pulserande lasrar. Som rapporterat i Nature Photonics , forskare från teamet av professor Roberto Morandotti har tagit fram den första pulserande passivt läge-låsta nanosekundlasern, med en rekordlåg och transformbegränsad spektralbredd på 105 MHz-mer än 100 gånger lägre än någon lägeslåst laser hittills. Med en kompakt arkitektur, blygsamma energikrav, och den unika förmågan att lösa hela laserspektrumet i radiofrekvens (RF) -domänen, lasern banar väg för fullständig on-chip-integration för nya avkännings- och spektroskopiimplementeringar.

Lasrar som avger intensiva ljuspulståg har möjliggjort observation av många fenomen inom många olika forskningsdiscipliner, och är grunden för toppmoderna experiment inom modern fysik, kemi, biologi, och astronomi. Dock, höga pulsintensiteter med låga repetitionsfrekvenser går på bekostnad av mediokra brusegenskaper. Det är här passivt läge-låsta lasersystem kommer in:De är det optimala valet för att generera lågbrusande optiska pulståg. Sådana system har, till exempel, gjort det möjligt att skapa stabila optiska frekvensreferenser för metrologi (Nobelpriset, 2005) samt intensiva ultrakorta pulser (dvs. enkla cykliska pulser i attosekundregimen) för studier av ljusintensiva interaktioner med hög intensitet.

Medan många metoder för låsning har demonstrerats, syftar främst till att skapa allt kortare pulser med bredare spektra, Föga framsteg har gjorts hittills när det gäller att ta itu med det motsatta problemet:generering av stabila nanosekundära smalbandbreddspulserade källor.

I deras senaste publikation, INRS-forskargruppen presenterar en ny laserarkitektur som drar nytta av de senaste framstegen inom olinjär mikrokavitetsoptik, flytta gränserna ytterligare. Specifikt, de utnyttjar smalbandsfiltret som är karakteristiskt för integrerade mikro-ringresonatorer som, förutom att möjliggöra höga olinjära fasskift, gör det möjligt att generera nanosekundpulser genom lägeslåsning.

"Den genererade pulserade laserutgången har en spektral bandbredd så smal att den inte är tillgänglig med toppmoderna optiska spektrumanalysatorer, "säger Michael Kues, postdoktor och huvudförfattare till studien. För att karakterisera laserns bandbredd, forskarna använde istället en koherent optisk strykningsteknik. Den rekordlåga laserbandbredden gjorde det möjligt, för första gången, för att mäta hela spektralegenskaperna för en läslåst laser i RF-domänen med endast allmänt tillgänglig RF-elektronik och bekräfta, i tur och ordning, laserns starka tidsmässiga koherens.

Sådana stabila nanosekundpulserade smala bandbredder är önskvärda för många avkännings- och mikroskopiapplikationer, samt för effektiv excitation av atomer och molekyler (typiskt med smala excitationsbandbredder). Ur ett grundläggande perspektiv, det låga och överförbara antalet optiska lasermoder, kombinerat med RF-tillgängligheten för det associerade spektrumet, göra teamets nyutvecklade laser mycket gynnsam för ytterligare studier av både olinjär modkoppling och komplexa mode-låsningsregimer.