O Ultrafast Optical Processing Group do INRS (Institut national de la recherche scientifique) redefiniu as limitações e restrições dos lasers pulsados ​​ultrarrápidos. Conforme relatado em Nature Photonics , pesquisadores da equipe do Prof. Roberto Morandotti produziram o primeiro laser de nanossegundo travado de modo passivo pulsado, com largura espectral de baixa velocidade recorde e limitada por transformação de 105 MHz - mais de 100 vezes menor do que qualquer laser de modo bloqueado até o momento. Com uma arquitetura compacta, requisitos de energia modestos, e a capacidade única de resolver todo o espectro do laser no domínio da radiofrequência (RF), o laser abre caminho para a integração total no chip para novas implementações de sensoriamento e espectroscopia.

Lasers que emitem trens de pulsos de luz intensos permitiram a observação de inúmeros fenômenos em muitas disciplinas de pesquisa diferentes, e são a base de experimentos de última geração na física moderna, química, biologia, e astronomia. Contudo, altas intensidades de pulso com baixas taxas de repetição vêm às custas de propriedades de ruído medíocres. É aqui que entram os sistemas de laser de modo passivo bloqueado:eles são a escolha ideal para gerar trens de pulsos ópticos de baixo ruído. Esses sistemas têm, por exemplo, tornou possível criar referências de frequência óptica estáveis ​​para metrologia (Prêmio Nobel, 2005), bem como pulsos ultracurtos intensos (ou seja, pulsos de ciclo único no regime de attossegundo) para o estudo de interações luz-matéria de alta intensidade.

Embora muitas técnicas de bloqueio de modo tenham sido demonstradas, visando principalmente a criação de pulsos cada vez mais curtos com espectros mais amplos, pouco progresso foi alcançado até agora no combate ao problema oposto:a geração de fontes pulsadas de largura de banda estreita de nanossegundos estáveis.

Em sua última publicação, a equipe de pesquisa do INRS apresenta uma nova arquitetura de laser que capitaliza os avanços recentes na óptica de microcavidades não lineares, empurrando os limites ainda mais. Especificamente, eles exploram a característica de filtro de banda estreita de ressonadores de micro-anéis integrados que, além de permitir grandes deslocamentos de fase não lineares, possibilitar a geração de pulsos de nanossegundos por meio do bloqueio de modo.

"A saída de laser pulsado gerada tem uma largura de banda espectral tão estreita que é inacessível com analisadores de espectro óptico de última geração, "diz Michael Kues, bolsista de pós-doutorado e principal autor do estudo. Para caracterizar a largura de banda do laser, os pesquisadores, em vez disso, usaram uma técnica de batimento óptico coerente. A largura de banda de laser recorde de baixa tornou isso possível, pela primeira vez, para medir as características espectrais completas de um laser de modo bloqueado no domínio de RF usando apenas eletrônicos de RF amplamente disponíveis e confirmando, por sua vez, a forte coerência temporal do laser.

Essas fontes estáveis ​​de pulsos de nanossegundos de largura de banda estreita são desejáveis ​​para muitas aplicações de detecção e microscopia, bem como para a excitação eficiente de átomos e moléculas (tipicamente apresentando larguras de banda de excitação estreitas). De uma perspectiva fundamental, o número baixo e tratável de modos de laser óptico, combinado com a acessibilidade de RF do espectro associado, tornam o laser recém-desenvolvido da equipe altamente propício para estudos adicionais de acoplamento de modo não linear e regimes de bloqueio de modo complexos.