O avanço da Universidade de Harvard Integrated On Chip Laser facilita para os chips alcançar aplicações de nível industrial
2025-05-12
Os físicos da Universidade de Harvard desenvolveram um poderoso novo laser no chip que emite pulsos brilhantes no espectro do infravermelho médio-uma gama ilusória, mas extremamente útil, que pode ser usada para detectar gases e permitir novas ferramentas espectroscópicas. O dispositivo embala a funcionalidade de um sistema maior em um pequeno chip, sem a necessidade de componentes externos. Funde um projeto fotônico inovador com a tecnologia quântica de laser em cascata e deve revolucionar em breve o monitoramento ambiental e o diagnóstico médico, detectando milhares de frequências de luz de uma só vez. Os físicos da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAs) desenvolveram um laser compacto que emite pulsos de luz brilhante e ultrassondos de luz no espectro do infravermelho médio-uma faixa de comprimento de onda que é cientificamente valiosa e tecnologicamente desafiadora. O desempenho do dispositivo é comparável ao de sistemas fotônicos muito maiores, mas está totalmente integrado em um único chip. A pesquisa, publicada hoje (16 de abril) na revista Nature, marca a primeira demonstração de um gerador de pulso de laser no infravermelho médio no chip que opera sem componentes externos. O laser pode gerar Combs de frequência óptica-um espectro de frequências uniformemente espaçadas-para uma ampla gama de aplicações em medições de alta precisão. Espera-se que essa plataforma compacta ajude a realizar uma nova geração de sensores de gás de amplo espectro para monitoramento ambiental e ferramentas espectrais avançadas para imagens médicas. Os campos de fotônica e eletromagnética estão passando por profundas mudanças provocadas pela profunda integração da tecnologia de simulação numérica. Os métodos tradicionais de design e análise óptica estão gradualmente mostrando suas limitações quando confrontadas com problemas como controle complexo de campo de luz e previsão de propriedades ópticas de estruturas em várias escalas. Como uma poderosa ferramenta de simulação numérica, o método FDTD está acelerando sua penetração em todos os aspectos da pesquisa interdisciplinar óptica e multidisciplinar. Do design da metassurface à análise da estrutura nano-óptica, da manipulação do feixe à otimização de dispositivos fotônicos, o FDTD está remodelando o paradigma da pesquisa e aplicação óptica. Em termos de tendências internacionais, o estudo das metasurfaces se tornou um tópico quente. As metasurfaces podem romper os recursos de controle dos componentes ópticos tradicionais na luz e obter controle flexível da luz em múltiplas dimensões, como fase, polarização e amplitude. Da pesquisa básica a aplicações práticas, o potencial das metasurfaces está sendo constantemente explorado e novos resultados de pesquisa estão surgindo em um fluxo interminável. Por exemplo, as metasurfaces podem ser usadas para obter controle preciso da forma de vigas de luz e gerar vigas especiais, como vigas de vórtice e vigas arejadas. These beams have unique advantages and broad application prospects in the fields of optical communications, optical imaging, optical tweezers, etc. At the same time, the cross-integration of metasurfaces with cutting-edge disciplines such as nanophotonics and plasmonics has promoted the innovative development of the field of optics and provided new ideas and methods for solving some problems that are difficult to overcome with traditional optics. No nível de demanda nacional, o rápido desenvolvimento do meu país nos campos de comunicações ópticas, processamento de informações ópticas, imagem óptica, chips fotônicos etc. criou uma necessidade cada vez mais urgente de talentos que podem dominar as tecnologias avançadas de design óptico e simulação. O "14º plano de cinco anos para o desenvolvimento da National Natural Science Foundation" propõe claramente as áreas de desenvolvimento prioritárias para "desenvolver circuitos, módulos de RF e tecnologias de antena com novos materiais, novas arquiteturas e novos mecanismos, exploram o setor eletromagnético para o desenvolvimento de informações eletromagnéticas para o desenvolvimento de informações eletromagnéticas para o desenvolvimento de informações sobre o desenvolvimento da indústria.
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