Csodás fejlesztés a Wigner Fizikai Kutatóközpontban

A Wigner Fizikai Kutatóközpont (WFK) munkatársai egy olyan optikai chipet fejlesztettek ki, amely alkalmas ultrarövid időtartamú lézernyalábok fázisának mérésére. 

A WFK a közleményében azt írta, hogy az élet legtöbb területét elektronikus áramkörök irányítják, legyen szó akár az épületek fűtéséről, akár a telekommunikációról, akár közlekedési eszközökről. Mivel a modern elektronikus eszközöknek korlátozott a sebessége, ezért a kutatók olyan módszerek vizsgálatával is foglalkoznak, amelyeknél a fényt használják különböző folyamatok irányítására.

„Tudjuk, hogy léteznek olyan, az elektronikai folyamatoknál sokkal gyorsabb jelenségek, például bizonyos kémiai reakciók, amelyek irányíthatók lézerfénnyel, hiszen a fény elektromos tere több tízezerszer gyorsabban változik, mint amilyen gyorsan az áramot a leggyorsabb áramkörökben változtatni tudjuk” – magyarázták a kutatók.

Nehéz kontrollálni a lézerimpulzusok fázisát

A fény elektromos terének a manipulálása azonban jelentős kihívást jelent. A kutatóknak ugyan a rendelkezésére állnak olyan ultrarövid fényimpulzusokat adó lézerek, amelyekkel a másodperc milliárdodrészének a milliomodrésze alatt be lehet indítani bizonyos kémiai reakciókat, viszont nagyon nehéz kontrollálni a lézerimpulzusok fázisát, vagyis azt, hogy a lézerfény-felvillanáson belül pontosan melyik időpillanatban legyen maximális az elektromos tér erőssége.

A beszámoló szerint az WFK Dombi Péter által vezetett Lendület-kutatócsoportja most ennek a problémának a megoldására fejlesztett ki egy olyan, radikálisan új optikai chipet, amivel meg lehet mérni a lézerimpulzusok fázisát. A Nature Communications című folyóiratban megjelent cikkükben továbbá egy olyan új módszert is demonstrálnak, amivel a fázist egy lézernyalábon belül változtatni is lehet.

Az eszköz fontos szerepet játszik majd a fény és az anyag kölcsönhatásának megismerésében, így a jövőben hozzájárulhat az elektronikus áramköröknél gyorsabb rendszerek kifejlesztéséhez

„Az optikai chip megalkotásánál a korábbi tapasztalatainkra építettünk, amelyek azzal kapcsolatosak, hogy miként lehet szigetelő közegeket lézerfény segítségével vezetővé tenni. Ezt kihasználva terveztünk meg egy olyan optikai áramkört, amivel aztán egy lézernyaláb fókuszának a környezetében pontosan, háromdimenziós szkenneléssel ki tudjuk mérni a fázist” – magyarázta Václav Hanus, a tanulmány első szerzője, a WFK kutatócsoportjának tagja. „Izgalmas új lehetőségeket teremt az, hogy a lézernyalábok jellemzését ilyen könnyen meg tudjuk oldani az új eszközzel, amit fázisszkennernek neveztünk el” – tette hozzá.

„Fontos előrelépés, hogy egy ilyen korszerű technológiát ki tudtunk fejleszteni a rövid impulzusú lézerek felhasználói számára. Arra vonatkozóan is van jó pár elképzelésünk, hogy hogyan használjuk majd a fázisszkennerünket saját kutatásainkban, melyek a lézerfény és különböző nanorendszerek kölcsönhatását vizsgálják” – összegezte Dombi.