Ett forskargrupp som leds av UCLA elektriska ingenjörer har utvecklat en ny teknik för att kontrollera polariseringstillståndet för en laser som kan leda till en ny klass av kraftfulla, högkvalitativa lasrar för medicinsk bildbehandling, kemisk avkänning och detektion, eller grundforskning.

Tänk på polariserade solglasögon, som hjälper människor att se tydligare i intensivt ljus. Polarisering fungerar genom att filtrera synliga ljusvågor så att endast vågor som har sitt elektriska fält som pekar i en specifik riktning kan passera genom, vilket minskar ljusstyrka och bländning.

Som ljusstyrka och färg, Polarisering är en grundläggande egenskap hos ljus som kommer från en laser. Det traditionella sättet att kontrollera polariseringen av en laser var att använda en separat komponent som en polarisator eller en vågplatta. För att ändra dess polarisering, polariseraren eller vågplattan måste roteras fysiskt, en långsam process som resulterar i ett fysiskt större lasersystem.

Teamet från UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science utvecklade ett specialiserat konstgjort material, en typ av "metasurface, "som kan justera laserns polarisationstillstånd rent elektroniskt, utan rörliga delar. Forskningen publicerades i Optica . Genombrottet avancerade tillämpades på en klass av lasrar inom terahertz -frekvensområdet på det elektromagnetiska spektrumet, som ligger mellan mikrovågor och infraröda vågor.

"Även om det finns några sätt att snabbt byta polarisering i det synliga spektrumet, i terahertz -sortimentet saknas för närvarande bra alternativ, "sade Benjamin Williams, docent i elektroteknik och forskningens huvudutredare. "I vårt tillvägagångssätt, Polarisationskontrollen är inbyggd i själva lasern. Detta möjliggör en mer kompakt och integrerad installation, samt möjlighet till mycket snabb elektronisk omkoppling av polarisationen. Också, vår laser genererar effektivt ljuset till önskat polarisationstillstånd - ingen laserkraft går förlorad på att generera ljus i fel polarisation. "

Terahertz -strålning penetrerar många material, såsom dielektriska beläggningar, målar, skum, plast, förpackningsmaterial, och mer utan att skada dem, Sa Williams.

"Så vissa applikationer inkluderar icke-destruktiv utvärdering i industriella miljöer, eller avslöjar dolda drag i studiet av konst och antikviteter, "sa Williams, som leder Terahertz Devices and Intersubband Nanostructures Laboratory. "Till exempel, vår laser kan användas för terahertz -avbildning, där tillägg av polarisationskontrast kan hjälpa till att avslöja ytterligare information i konstverk, till exempel förbättrad kantdetektering för dolda defekter eller strukturer. "

Arbetet bygger på gruppens senaste utveckling av världens första vertikal-yttre-hålighet ytemitterande laser, eller VECSEL, som fungerar inom terahertz -serien.

Deras nya metas yta täcker ett område på 2 kvadrat millimeter och har ett distinkt sicksackmönster av trådantenner som löper över dess yta. En elektrisk ström går genom ledningarna, selektiv energi av specifika segment av lasermaterialet, vilket gör att en användare kan ändra och anpassa polariseringstillståndet efter behov.