Концепция «Индустрия 4.0», впервые представленная правительством Германии, недавно расширила сферу применения компактных высокомощных лазеров, например, на производство лазеров, разработку двигателей транспортных средств или системы подруливающих устройств для исследования космоса.Однако интеграция управляемого Q-переключателя в компактные твердотельные лазеры была сложной задачей из-за механизмов эффектов ЭО и АО. Кроме того, предыдущие Q-переключатели требовали источника питания большого размера, который предотвращал масштабирование всей системы.
Теперь исследователи из Технологического университета Тоёхаси, Университета штата Айова и Института молекулярных наук впервые разработали магнитооптический (МО) лазер с модуляцией добротности, используя магнитную гранатовую пленку толщиной 190 микрон с лабиринтным слоем. сформированные магнитные домены. Они использовали изготовленные на заказ катушку и схемы для генерации импульсного магнитного поля, прикладываемого к магнитному гранату, и успешно генерировали оптический выход с длительностью импульса в десятки наносекунд. Это первая демонстрация лазера с модуляцией добротности, управляемого движением магнитных доменов, а также первое свидетельство возможности создания интегрированного лазера с модуляцией добротности. «Устройство было на два порядка меньше, чем другие известные управляемые Q-переключатели», — прокомментировал доцент Тайра.
«Самая сложная часть реализации МО-модуляции добротности заключалась в объединении трех различных методов / областей: подготовка магнитного материала, изготовление высокоскоростного переключателя магнитного поля и создание резонатора лазера», — пояснил кандидат наук. Рёхей Моримото.По словам первого автора, доцента Тайчи Гото, «ранее не было сообщений о МО-переключателях добротности с использованием тонких гранатов.
Это, безусловно, первая демонстрация, и это также становится важным первым шагом в разработке интегрированного мощного модуля. лазер ".«Нам нравится наше сотрудничество и мы учимся друг у друга», — сказала профессор Мина Мани. «Мы также надеемся не только продвигать исследования и создавать и решать новые задачи, но также использовать науку и технологии, чтобы сделать мир лучше для всех».Кроме того, исследователи обнаружили уникальную технику смещения, которая использует магнетизм для уменьшения электроэнергии, необходимой для модуляции добротности. Когда кольцевой постоянный магнит был помещен рядом с магнитным гранатом, они смогли генерировать такой же оптический импульс в MO лазере с модуляцией добротности, используя в семь раз меньшую электрическую мощность.
Этот результат показал, что этот Q-переключатель не требует для работы большого источника питания, а это означает, что можно ожидать резкого уменьшения масштаба. Исследовательская группа хотела бы, чтобы их будущие исследования были полезны пользователям лазеров во всем мире и помогли в создании новых отраслей.