Abstrakt illustration. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Pulserande lasrar avger upprepade gånger ljus under en kort tidsperiod som om de blinkar. De har fördelen av att fokusera mer energi än en kontinuerlig våglaser, vars intensitet hålls oförändrad över tiden. Om digitala signaler laddas i en pulsad laser, varje puls kan koda en bit data. I det här avseendet, ju högre upprepningsfrekvens, ju mer mängd data som kan överföras. Dock, konventionella optiska fiberbaserade pulsade lasrar har vanligtvis haft en begränsning i att öka antalet pulser per sekund över MHz-nivån.
Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelade att forskargruppen ledd av seniorforskaren Dr. Yong-Won Song vid Center for Opto-Electronic Materials and Devices kunde generera laserpulser med en hastighet på minst 10, 000 gånger högre än den senaste tekniken. Denna prestation uppnåddes genom att sätta in en extra resonator innehållande grafen i en fiberoptisk pulsad laseroscillator som arbetar i domänen femtosekunder (10 -15 sekunder). Dataöverförings- och bearbetningshastigheterna förväntas öka avsevärt genom att tillämpa denna metod på datakommunikation.
KIST-forskargruppen noterade att egenskaperna hos laserljusets våglängd och intensitet som förändras över tiden är korrelerade (Fourier-transform). Om en resonator sätts in i laseroscillatorn, våglängden för den pulsade lasern filtreras periodiskt, därigenom modifierar mönstret av laserintensitetsförändring. Baserat på denna bakgrundsforskning, Huvudforskare Song syntetiserade grafen, som har egenskaperna att absorbera och eliminera svagt ljus och förstärka intensiteten genom att endast leda starkt ljus in i resonatorn. Detta gör att förändringen av laserintensiteten kan kontrolleras noggrant med en hög hastighet, och sålunda kan upprepningsfrekvensen av pulser ökas till en högre nivå.
Grafen (Gf) syntetiserades direkt på ytan av en Cu-tråd som fungerade som ett nav för diameterkontrollerade mikrofibrer (DCMF) för att bilda ringresonatorn. Gf-skiktet kom i fysisk kontakt med DCMF:erna för den olinjära interaktionen med fullständigt minimerad skada. Konventionellt Gf-modlåsningsschema utan ringresonator jämförs med det föreslagna schemat. Också, skalbarhet mot flerkanalsdrift beskrivs. Kredit:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Vidare, grafen syntetiseras vanligtvis på ytan av en katalytisk metall, och sedan separeras produkten från katalysatorn och överförs till ytan av ett önskat substrat. I denna process, Det har vanligtvis funnits problemet att grafen är skadad eller föroreningar införs. Det tidigare nämnda KIST-forskarteamet löste problemet med minskad effektivitet som inträffade under tillverkningsprocessen genom att bilda grafen direkt på ytan av en koppartråd, som är lätt att få tag på, och vidare täckning av tråden med en optisk fiber för dess användning som en resonator.
Som ett resultat, det var möjligt att få en repetitionshastighet på 57,8 GHz, därigenom övervinner begränsningarna hos pulsade lasrar när det gäller repetitionshastighet, vanligtvis begränsad till MHz. Dessutom, egenskapen hos grafen så att värme genereras lokalt när lasern absorberas, utnyttjades för att ställa in egenskaperna hos grafenresonatorn genom att applicera en extra laser på enheten.
Forskaren Seong-Jae Lee vid KIST sa, "I det aktuella scenariot, där efterfrågan på datatrafik ökar exponentiellt, ultra-fast pulsed lasers operating at ultra-high speed and admitting tuning characteristics are expected to provide a new approach to adapt to this rapidly changing data-processing scenario." Principal Researcher Song, who has led this research, added:"We expect that the development of ultra-fast pulsed lasers based on resonators and graphene will bring our lead in technology development and related market within the field of nanomaterial-based optical information devices."
