Aalto-yliopistossa on onnistuttu kehittämään lasereita, jotka ovat äärimmäisen nopeita: niiden pulssi on vain sekunnin biljoonasosan mittainen. Tällaisella valonlähteellä voidaan kehittää tulevaisuudessa tehokkaita täysin optisia kytkimiä ja antureita.
Uudessa tutkimuksessa laservalon tuottamiseen käytettiin metallisia nanorakenteita ja orgaanisia väriaineita. Niiden valmistaminen on edullista, joten siltäkin kannalta uusilla lasereilla on potentiaalia kaupallisen teknologian kehittämiseen.
- Halusimme selvittää, miten nopeita laservalon pulsseja voimme saada aikaa, eli miten nopeasti saamme kytkettyä laserin edestakaisin päälle ja pois, kertoo Aalto-yliopiston tutkijatohtori Konstantinos Daskalakis.
Kokeissa käytetyt näytteet on tehty kultananopartikkeleista, jotka on valmistettu lasille ja upotettu orgaaniseen, valoa säteilevään materiaaliin. Partikkelit on järjestetty neliönmuotoiseen hilaan erittäin lähelle toisiaan, ja niiden ympärillä oleva voimakas sähkömagneettinen kenttä saa väriaineen molekyylit reagoimaan nopeasti.
Kenttien, kultananopartikkelien ja orgaanisen väriaineen vuorovaikutuksesta syntyy ultranopeita, vain sekunnin biljoonasosien mittaisia laserpulsseja. Niin nopea laser on lupaava esimerkiksi täysin optisten kytkimien ja sensorien kehittämisen kannalta. Valoa tiedonkäsittelyyn käyttävien laitteiden – kameroiden, transistorien ja telekommunikaatioteknologian – suorituskyky ja -nopeus voisivat myös parantua.
Erittäin pienien nanolasereiden säteet ovat harvoin hyvin suunnattuja. Nanopartikkelien järjestäminen hilamuodostelmaan parantaa säteen suuntautuneisuutta huomattavasti. Tällä tavalla tuotettuja lasereita on luotu useissa laboratorioissa eri puolilla maailmaa, mutta niiden kykyä tuottaa ultranopeita pulsseja ei ole todistettu ennen Aalto-yliopiston kokeita.
Pulssien ominaisuuksien mittaaminen on erittäin vaativaa niiden valtavan nopeuden vuoksi. Nanopartikkeli-laserilla tuotettu pulssi on niin nopea, ettei tavallisilla sähköisillä kameroilla voida tallentaa sen liikettä. Tutkijat käyttivät toista laseria ikään kuin kamerana saadakseen erittäin nopeita ”kuvia” piskuisesta laserista. Menetelmää kutsutaan ultranopeaksi spektroskopiaksi.
