Voimakas laser mahdollistaa supernopean optisen tiedonsiirron
Diplomi-insinööri Esa J. Saarinen onnistui väitöstyössään toteuttamaan ennätyksellisen kirkkaan, 1.55 mikrometrin aallonpituusalueella pulsseja säteilevän kiekkolaserin. Tulos saatiin käyttämällä tehokkaita jäähdytysmenetelmiä ja kiekkofuusiotekniikkaa laserin valmistuksessa.Saarinen tutki väitöstyössään valopulssien tuottamista puolijohdekiekkolaserin avulla. Tampereen teknillisen yliopiston optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa kehitettyjä voimakkaita valonlähteitä voitaneen tulevaisuudessa hyödyntää esimerkiksi optisina kelloina tietokoneiden prosessorien tahdistamisessa.
Laserin lähettämät valopulssit voivat saavuttaa jopa satojen gigahertsien toistotaajuuden, mikä tekee mahdolliseksi supernopean tiedonsiirron prosessorista toiseen, kun tietokoneen sisäiset optiset yhteydet yleistyvät.
Väitöstyössä rakennetut laserit säteilevät valopulsseja infrapuna-aallonpituuksilla. Laserin vahvistinaineena käytettyjen puolijohteiden ansiosta valon aallonpituus voidaan suunnitteluvaiheessa valita sovelluskohteen mukaan. Esimerkiksi optiseen tiedonsiirtoon tarkoitetut laserit toimivat 1.55 mikrometrin aallonpituudella, jossa valon vaimeneminen optisissa kuiduissa on vähäistä. Saarinen sai työssään aikaan keskimääräiseltä teholtaan ennätyssuuren tällä aallonpituusalueella pulsseja säteilevän kiekkolaserin. Ennätystulos syntyi yhteistyössä sveitsiläisen tutkimusryhmän kanssa käyttämällä tehokkaita jäähdytysmenetelmiä ja niin kutsuttua kiekkofuusiotekniikkaa laserin valmistuksessa.
Kiekkofuusiossa kaksi hilarakenteeltaan erikokoista puolijohdekiekkoa voidaan yhdistää saumattomaksi kokonaisuudeksi. Lisäksi laserin vahvistinelementin kiekkomainen muoto ja valoresonaattorin geometria takaavat, että laserin säde on symmetrinen ja helposti tarkennettavissa. Valopulssit tuotettiin asentamalla laseriin epälineaarinen puolijohdepeili, joka heijastaa kirkkaita pulsseja paremmin kuin jatkuvatoimista himmeämpää valoa.
Saarinen tutki väitöstyössään myös yleisesti pulssien muodostumista puolijohdekiekkolasereissa. Kokeista saadut tulokset selvittävät pulssien toistotaajuuden, pituuden ja muiden ominaisuuksien riippuvuuksia laserin parametreista. Tieto auttaa insinöörejä laserin suunnittelussa ja pulssitoiminnan hallinnassa, mikä voi johtaa entistä tarkempien ja suorituskykyisempien optisten aaltomuotogeneraattoreiden toteuttamiseen. Tällaisista laitteista povataan uutta perustyökalua kvantti-ilmiöiden kokeelliseen tutkimukseen.
Väitöstilaisuus torstaina 21.6.
Diplomi-insinööri Esa J. Saarinen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Optical Pulse Generation with Semiconductor Disk Lasers (”Optisten pulssien tuottaminen puolijohdekiekkolasereilla”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunnassa torstaina 21.6.2012 kello 12 tietotalon salissa TB103. Vastaväittäjänä toimii Dr.rer.nat. André Strittmatter (Technische Universität Berlin, Institut für Festkörperphysik). Tilaisuutta valvoo professori Oleg Okhotnikov TTY:n optoelektroniikan tutkimuskeskuksesta.
Esa J. Saarinen (31) on kotoisin Tampereelta ja työskentelee tutkijana TTY:n optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa.
Lisätietoja: Esa J. Saarinen, puh. 041 5467123, esa.j.saarinen@tut.fi