Nedavno su istraživači sa Univerziteta Stanford napravili iskorak u oblasti proizvodnje lasera.
Uspješno su razvili i proizveli titan safir laser na čipu, inovaciju koja ne samo da smanjuje veličinu lasera za četiri reda veličine (tj. na jednu desetohiljadim dijelom originalne veličine), već i smanjuje troškove za tri reda veličine (tj. do samo jedne hiljaditi dio originalne cijene).
„Ovo je remetilački proboj u tradicionalnoj paradigmi“, oduševljena je prof. Jelena Vučković, profesorka globalnog liderstva i vodeći autoritet u elektrotehnici. Kao viši autor članka koji detaljno opisuje ovaj titanijum safir laser u čipu u časopisu Nature, ona je uzbuđena zbog budućnosti: "Uskoro će svaka laboratorija moći imati stotine ovih lasera visokih performansi na jednom čipu, umjesto toga oslanjanja na glomaznu i skupu konvencionalnu opremu, takođe će biti nevjerovatno laka za rukovanje, a čak će se moći voziti i sa zelenim laserskim pokazivačem."
Joshua Yang, dr. kandidata u laboratoriji, dalje razrađuje dalekosežne implikacije ove tehnologije, "Ovi moćni laseri će se moći koristiti u širokom spektru važnih aplikacija uz djelić cijene dok prelazimo sa uređaja desktop klase na pravljenje proizvoda spremnih za proizvodnju na čipu." Radio je na ovom revolucionarnom istraživanju sa kolegama u Laboratoriji za nanoskalu i kvantnu fotoniku prof. Vučkovića, uključujući istraživača Kaspera Van Gassea i postdoktorskog naučnika Daniila M. Lukina.
Tehnički gledano, titan safir laseri su favorizovani jer imaju najveći "propusni opseg" od svih laserskih kristala. To znači da laseri od titan safira mogu proizvesti širi raspon valnih dužina od drugih lasera. Osim toga, njihovi svjetlosni impulsi se emituju izuzetno brzo, svaki trilionti dio sekunde. Ove izvrsne karakteristike performansi će nesumnjivo uvelike doprinijeti širokoj primjeni i dubinskom razvoju laserske tehnologije u različitim područjima.
Da bi napravili ovaj novi tip lasera, prvo su precizno pokrili sloj pravih safirnih kristala slojem titan safira na platformi od silicijum dioksida. Titanijumski safir je zatim fino brušen, ugraviran i poliran, te reduciran na ultratanki sloj debljine samo nekoliko stotina nanometara. Odmah nakon toga, tim je pomno dizajnirao talasovod u ovom ultra tankom sloju materijala.
Ovaj minijaturni dizajn nudi značajne prednosti. Sa matematičke tačke gledišta, intenzitet je odnos snage i površine. Dakle, uz zadržavanje iste snage kao kod lasera velikih razmjera, intenzitet lasera će biti značajno povećan zbog smanjene površine. Istraživači su istakli: "Mala veličina lasera nam zapravo pomaže da poboljšamo efikasnost."
Dodatno, da bi dodatno poboljšao performanse lasera, istraživački tim je ugradio minijaturni grijač. Ovaj grejač zagreva svetlost koja prolazi kroz talasovod, omogućavajući timu Jelene Vučković fleksibilnost da podesi talasnu dužinu emitovane svetlosti između 700-1000 nanometara.
Ovaj titan safir laser na mikročipu pokazuje obećavajuće primjene u nekoliko polja. U kvantnoj fizici, nudi jeftino i praktično rješenje za smanjenje veličine najsavremenijih kvantnih računara. A na polju neuronauke, istraživači sa Stanforda predviđaju njenu direktnu primenu u optogenetici, polju koje omogućava naučnicima da kontrolišu i utiču na aktivnost neurona u mozgu kroz svetlost, uprkos relativnoj glomaznosti optičkih uređaja koji se trenutno koriste.
Gledajući unaprijed, tim će nastaviti da usavršava dizajn titanijum-safirnih lasera u veličini čipa i istražiti mogućnost njihove masovne proizvodnje na pločicama, hiljadama lasera istovremeno. Ovog ljeta, Joshua Yang će steći doktorat na osnovu ovog istraživanja i raditi na izvođenju ove tehnologije na tržište. Možemo postaviti hiljade lasera na pločicu od 4- inča, a cijena po laseru će biti blizu nule", kaže on samouvjereno. Ovo će nesumnjivo izazvati tehnološku revoluciju."
Prevedeno sa www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)
