Tvådimensionella (2D) material har rönt stor uppmärksamhet de senaste åren på grund av sina unika elektroniska, optiska och mekaniska egenskaper. Dessa material har potential att revolutionera ett brett utbud av teknologier, inklusive fiberlasrar.

Fiberlasrar är en typ av laser som använder en optisk fiber som förstärkningsmedium. De erbjuder ett antal fördelar jämfört med traditionella lasrar, såsom hög effektivitet, kompakt storlek och flexibilitet. Prestandan hos fiberlasrar är emellertid begränsad av egenskaperna hos förstärkningsmediet.

Komposit 2D-material erbjuder ett antal potentiella fördelar för fiberlasrar. Dessa material kan användas för att skapa förstärkningsmedia med höga brytningsindex, låga förluster och bred bandbredd. De kan också användas för att skapa mättningsbara absorbatorer, som används för att styra uteffekten från fiberlasrar.

I en nyligen genomförd studie visade forskare från University of Southampton och National Physical Laboratory i Storbritannien användningen av sammansatta 2D-material i en fiberlaser. Forskarna använde en komposit av grafen och hexagonal bornitrid (h-BN) för att skapa ett förstärkningsmedium med högt brytningsindex och låg förlust. Lasern producerade pulser med en varaktighet på 100 femtosekunder, vilket är betydligt kortare än de pulser som produceras av traditionella fiberlasrar.

Forskarna tror att 2D-kompositmaterial har potential att revolutionera fiberlasrar. Dessa material erbjuder ett antal fördelar jämfört med traditionella förstärkningsmedia, och de kan användas för att skapa lasrar med ett brett utbud av egenskaper. Detta kan öppna upp nya möjligheter för tillämpningar inom ultrasnabb optik, såsom telekommunikation, medicinsk bildbehandling och spektroskopi.

Fördelar med sammansatta 2D-material för fiberlasrar

Komposit 2D-material erbjuder ett antal fördelar för fiberlasrar, inklusive:

* Högt brytningsindex: Ett materials brytningsindex är ett mått på hur mycket ljus som böjs när det passerar genom materialet. Ett högt brytningsindex är önskvärt för fiberlasrar eftersom det möjliggör mer effektiv koppling av ljus in i fibern.

* Låg förlust: Förlusten av ljus i en fiberlaser är en viktig faktor som begränsar dess prestanda. Komposit 2D-material har låg förlust, vilket gör att de kan användas för att skapa lasrar med hög uteffekt.

* Bred bandbredd: Bandbredden för en fiberlaser är ett mått på det våglängdsområde som lasern kan avge. Sammansatta 2D-material har en bred bandbredd, vilket gör att de kan användas för att skapa lasrar som kan avge ett brett spektrum av färger.

* Mättningsbar absorption: Mättnadsbar absorption är en egenskap hos material som gör att de absorberar ljus vid låga intensiteter men blir transparenta vid höga intensiteter. Denna egenskap är väsentlig för att skapa lasrar som kan producera korta ljuspulser.

Tillämpningar av sammansatta 2D-material för fiberlasrar

Komposit 2D-material har potential att användas i ett brett spektrum av tillämpningar för fiberlasrar, inklusive:

* Telekommunikation: Fiberlasrar används i en mängd olika telekommunikationstillämpningar, såsom optiska förstärkare och våglängdsomvandlare. Sammansatta 2D-material skulle kunna användas för att förbättra dessa enheters prestanda genom att ge högre förstärkning, lägre förlust och bredare bandbredd.

* Medicinsk bildbehandling: Fiberlasrar används i en mängd olika medicinska avbildningstillämpningar, såsom optisk koherenstomografi (OCT) och fotoakustisk avbildning. Sammansatta 2D-material kan användas för att förbättra upplösningen och känsligheten hos dessa enheter genom att ge högre förstärkning, lägre förlust och bredare bandbredd.

* Spektroskopi: Fiberlasrar används i en mängd olika spektroskopiapplikationer, såsom Ramanspektroskopi och fluorescensspektroskopi. Sammansatta 2D-material skulle kunna användas för att förbättra känsligheten och selektiviteten hos dessa enheter genom att ge högre förstärkning, lägre förlust och bredare bandbredd.

Slutsats

Komposit 2D-material erbjuder ett antal potentiella fördelar för fiberlasrar. Dessa material kan användas för att skapa lasrar med högre förstärkning, lägre förlust, bredare bandbredd och mättbar absorption. Detta kan öppna upp nya möjligheter för tillämpningar inom ultrasnabb optik, såsom telekommunikation, medicinsk bildbehandling och spektroskopi.