Nedavno su istraživači sa Sveučilišta Stanford napravili iskorak u području laserske proizvodnje.
Uspješno su razvili i izradili titan safirni laser na čipu, inovaciju koja ne samo da smanjuje veličinu lasera za četiri reda veličine (tj. na jednu desettisućinku izvorne veličine), već također smanjuje troškove za tri reda veličine (tj. na samo tisućiti dio izvorne cijene).
"Ovo je razorni iskorak u tradicionalnoj paradigmi," oduševljena je prof. Jelena Vučković, profesorica Globalnog vodstva i vodeći autoritet za elektrotehniku. Kao starija autorica članka koji u časopisu Nature opisuje ovaj titan safirni laser veličine čipa, uzbuđena je zbog budućnosti: "Uskoro će svaki laboratorij moći imati stotine ovih visokoučinkovitih lasera na jednom čipu, umjesto oslanjanja na glomaznu i skupu konvencionalnu opremu, također će biti nevjerojatno lak za rukovanje, a čak će ga biti moguće voziti i sa zelenim laserskim pokazivačem."
Joshua Yang, dr.sc. kandidat u laboratoriju, dalje razrađuje dalekosežne implikacije ove tehnologije, "Ovi moćni laseri moći će se koristiti u velikom broju važnih aplikacija uz djelić cijene dok prelazimo s uređaja stolnih računala na izradu proizvoda spremnih za proizvodnju na čipu." Radio je na ovom revolucionarnom istraživanju s kolegama u Laboratoriju za nanoskalnu i kvantnu fotoniku prof. Vučkovića, uključujući istraživača Kaspera Van Gassea i postdoktoranda Daniila M. Lukina.
Tehnički gledano, laseri s titan safirom su favorizirani jer imaju najveću "pojačanu propusnost" od svih laserskih kristala. To znači da titan safirni laseri mogu proizvesti širi raspon valnih duljina od drugih lasera. Osim toga, njihovi svjetlosni impulsi emitiraju se iznimno brzo, jednom u trilijuntnom dijelu sekunde. Ove izvrsne radne karakteristike nedvojbeno će uvelike pridonijeti širokoj primjeni i dubinskom razvoju laserske tehnologije u raznim područjima.
Kako bi izgradili ovu novu vrstu lasera, prvo su precizno prekrili sloj kristala pravog safira sa slojem titan safira na platformi od silicij dioksida. Titan safir je zatim fino samljeven, ugraviran i poliran, te reduciran na ultratanak sloj debljine samo nekoliko stotina nanometara. Odmah nakon toga, tim je pažljivo oblikovao valovod u ovom ultra-tankom sloju materijala.
Ovaj minijaturizirani dizajn nudi značajne prednosti. S matematičkog stajališta, intenzitet je omjer snage i površine. Dakle, uz zadržavanje iste snage kao kod velikog lasera, intenzitet lasera bit će značajno povećan zbog smanjene površine. Istraživači su primijetili: "Mala veličina lasera zapravo nam pomaže poboljšati učinkovitost."
Dodatno, kako bi se dodatno poboljšala učinkovitost lasera, istraživački tim je ugradio minijaturni grijač. Ovaj grijač zagrijava svjetlost koja prolazi kroz valovod, omogućujući timu Jelene Vučković fleksibilnost prilagodbe valne duljine emitirane svjetlosti između 700-1000 nanometara.
Ovaj laser s titan safirom na mikročipu pokazuje obećavajuće primjene u nekoliko područja. U kvantnoj fizici nudi jeftino i praktično rješenje za smanjenje veličine najsuvremenijih kvantnih računala. A u području neuroznanosti, istraživači sa Stanforda predviđaju njegovu izravnu primjenu u optogenetici, polju koje znanstvenicima omogućuje kontrolu i utjecaj na aktivnost neurona unutar mozga putem svjetla, unatoč relativnoj masi optičkih uređaja koji su trenutno u uobičajenoj upotrebi.
Gledajući unaprijed, tim će nastaviti usavršavati dizajn titan safirnih lasera veličine čipa i istraživati mogućnost njihove masovne proizvodnje na pločicama, tisuće lasera odjednom. Ovog će ljeta Joshua Yang steći doktorat na temelju ovog istraživanja i raditi na izvođenju ove tehnologije na tržište. Možemo staviti tisuće lasera na 4-inčnu pločicu, a cijena po laseru bit će blizu nule," kaže samouvjereno. To će nedvojbeno pokrenuti tehnološku revoluciju."
Prevedeno s www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)
