Kiinalaisinstituutti kehitti uuden tavan yhdistää keskiaaltolasereita

Kiinan tiedeakatemian Shanghain optisen tarkkuusmekaniikan instituutti (Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, SIOM) raportoi merkittävästä edistyksestä keskiaaltoisten, suuren tehon jatkuvien lasereiden spektrisäteen yhdistämistekniikassa. Tutkimusryhmä kehitti uuden arkkitehtuurin, joka mahdollistaa tehokkaamman lasersäteiden yhdistämisen, mikä on keskeistä monilla teknologian ja turvallisuuden aloilla.

Keskiaaltolasereilla on monia käyttökohteita, kuten kaasuilmaisimet, lääketieteellinen kuvantaminen ja vapaan tilan tietoliikenne. Spektrisäteen yhdistäminen on tekniikka, jolla voidaan lisätä lasertehoa ja laajentaa sen käyttöaluetta laadun kärsimättä. Perinteiset menetelmät, jotka käyttävät suuria yksittäisiä hilkoja, ovat kuitenkin kohdanneet haasteita valmistusvaikeuksien ja vaatimusten vuoksi, erityisesti keskiaaltoisilla aallonpituuksilla.

Tutkijat esittelivät uuden 'palapelihilkkana' (Jigsaw-grating) tunnetun arkkitehtuurin. Tämä menetelmä käyttää useita pienempiä, osittain toisiaan peittäviä hilkkoja, jotka yhdistettynä muodostavat tehokkaasti suuren aukon. Tämä lähestymistapa ratkaisee suuren, yksittäisen hilkan valmistuksen haasteet ja parantaa järjestelmän skaalautuvuutta monikanavaisiin sovelluksiin.

Kokeellisessa toteutuksessa ryhmä käytti itse kehittämiään korkean hyötysuhteen kuparipinnoitettuja hilkkoja. He rakensivat nelikanavaisen järjestelmän, joka yhdisti keskiaaltoisia OPO-lasereita (optinen parametrikide) aallonpituusalueella 3,1–3,7 mikrometriä. Järjestelmä saavutti 50,8 watin kokonaistehon 92,1 %:n hyötysuhteella, ja yhdistetty säde säilytti hyvän laadun.

Tämä tutkimus avaa uusia teknisiä reittejä keskiaaltoisten monikanavaisten lasersäteiden yhdistämisjärjestelmien skaalaamiseksi kymmenistä watteista satoihin watteihin. Se tarjoaa myös viitekehyksen korkeatehoisten laserialustojen rakentamiseen muilla aallonpituusalueilla.