Tilbake til søkeresultatene

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale

Universal Non-Linear Optical Crystal based intense laser light systems (UNLOCK)

Alternativ tittel: Universal Non-Linear Optical Crystal based intense laser light systems (UNLOCK)

Tildelt: kr 12,0 mill.

Målet med prosjektet er å utvikle avanserte aktivt ion-dopet og passive ulineære optiske materialer basert på II-VI enkrystallinske lag for bruk i spesielt kompakte integrerte og robuste lasersystemer som opererer i det midtinfrarøde bølgelengdeområdet mellom 2 og 18 mikron. Denne nye typen lasere vil produsere intense ultra-korte lyspulser preget av ultrabrede spektre som kan brukes til sensing og avbildning. Slike kompakte integrerte fotoniske lyskilder med høy intensitet og bredt spekter har aldri eksistert før. De kan bare sammenlignes med halvlederlasere og gir et kraftig alternativ til kvantekaskadelasere. Driften av kvantekaskadelasere er begrenset av relativt smal oppnåelig båndbredde (~ 5 THz mot ~ 50 THz i denne nye klassen av lasere), på den ene siden, og til lengre enn 3,4 mikron bølgelengde på grunn av materielle årsaker, på den andre siden. Kompakte ultrabredbånde intense lasere i midtinfrarød er lenge etterspurt i industrien. De er av spesiell betydning for biomedisinske anvendelser, miljømålinger, målinger i olje- og gassindustri, og kontrollsystemer i selvkjørende biler. De første grunnleggende studiene og gjennomførbarhetsbevis til denne teknologien har blitt utført av NTNU-teamet. Anvendelsen av de planlagte laserkildene til viktige industrielle problemer - for eksempel for målinger i olje- og gassindustrien - er bekreftet i de vellykkede gjennomførte mulighetsstudieprosjektene som er finansiert av norsk industri, STATOIL (EQUINOR) og en NTNU spin-off ATLA Lasers AS. Disse arbeidene ble først og fremst utført på bulkkrystallinske materialer. I den første prosjektperioden gjorde vi bemerkelsesverdige fremskritt med å skrive bølgeledere i krystaller av ZnS, ZnSe og Si. For første gang har vi laget modifikasjoner inne i materialet som er mindre enn bølgelengden til laseren. Det er også mulig å lage hule strukturer inne i materialet. Kombinert med den nylig utviklede av søkerne MBE-metoden for å produsere disse laserkrystaller, åpner dette en mulighet for ny mikrochip-laserdesign, og etter hvert, elektrisk pumping.

The primary goal of the project is the development of advanced active ion doped and passive nonlinear optical materials based on II-VI single crystalline layers for use in particularly compact integrated and robust mid-infrared laser systems operating between 2 and 18 microns and producing intense ultra-short pulses and frequency combs. Such compact integrated high power photonic light sources have never existed before. They provide a powerful alternative to quantum cascade lasers, the operation of which is limited due to relatively narrow achievable bandwidth (~5 THz vs. ~50 THz in Cr:ZnS/Se), on one hand, and to longer than 3.4 microns wavelength, on another hand. Compact mid-IR frequency combs are long sought after in industry and are of particular importance for biomedical applications, environmental sensing, oil and gas sensing and 3D-prototyping using polymers and composite materials. The first fundamental studies and proof-of-principle of this technology has been carried out in the previous completed NANOMAT project. Since then the applicability of the frequency comb sources towards important industrial problems – for example, to sensing in oil and gas industry – has been verified in the successfully completed by the applicant feasibility study projects funded by the Norwegian industry. These works were primarily done on bulk materials. Combined with the recently developed by the applicants MBE method of producing active ion doped single crystals this opens up an avenue towards novel laser design at the same time allowing using such advanced laser concepts as coherent beam combining, so far implemented only in fiber lasers but equally applicable to wave-guide structures. To realize such a compact and intense ultrashort-pulsed laser, the project will develop novel laser and nonlinear materials and micro-structures, advanced wave-guide laser architectures and deploy such an innovative concept as coherent beam combining of multiple wave-guides on a chip.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

NANO2021-Nanoteknologi og nye materiale