Cercetătorii de la Stanford au construit un laser cu titan-safir (Ti:Sa) care este de 10.000 de ori mai mic decât orice dispozitiv similar anterior și le-au montat pe un cip.
Până acum, așa lasere au costat peste 100.000 USD. Dar cu o nouă abordare, subliniată pe 26 iunie în jurnal Naturăoamenii de știință cred că costul ar putea scădea la 100 USD per laser.
Ei au susținut, de asemenea, că mii de lasere ar putea fi construite pe o napolitană de patru inci în viitor – iar costul per laser ar putea deveni minim. Aceste lasere la scară mică ar putea fi utilizate în viitoarele computere cuantice, în neuroștiință și chiar în operații la nivel micro.
Laserul experimental se bazează pe două procese cruciale. În primul rând, au măcinat un cristal de safir până la un strat de doar câteva sute de nanometri grosime. Apoi au modelat un vârtej învolburat de creste minuscule, în care au strălucit un indicator laser verde. Cu fiecare rotație în acel vortex, intensitatea laserului creștea.
„Una dintre cele mai dificile părți a fost producția platformei”, a declarat co-autorul primului studiu Joshua Yang, doctorand la Stanford, pentru Live Science. „Safirul este un material foarte dur. Și când îl șlefuiești, de multe ori, nu-i place, crapă sau deteriorează ceea ce folosești pentru a încerca să șlefuiești.”
Legate de: Noua invenție transformă orice smartphone sau ecran TV într-un proiector holografic
Odată ce această problemă a fost rezolvată, însă, Yang a descris procesul drept „navigare lină”. Dar a fost dornic să sublinieze că, în timp ce echipa era la punctul de plecare, ei pot deja „lupta cu tehnologia laser cu semiconductor, care a avut peste un deceniu până la maturizare”.
Unul dintre motivele pentru care echipa este atât de optimistă este că laserele sale pot fi reglate la diferite lungimi de undă; în special, de la 700 la 1.000 de nanometri, sau roșu la infraroșu.
Acest lucru este crucial pentru cercetătorii atomici, a spus Yang, citând qubiții în stare solidă ca exemplu. „Aceste sisteme atomice necesită energii diferite [to make a transition from one state to another]”, a spus el. “Dacă cumperi un laser care are o lățime de bandă de câștig mică și cealaltă tranziție este în afara acelei lățimi de bandă, atunci trebuie să obțineți un alt laser pentru a aborda acel alt sistem.”
Yang și colegii săi au creat și o companie, Fotonica cu lumină strălucitoarepentru a comercializa tehnologia.
„Prima oportunitate pe care o vedem cu adevărat este piața cercetării academice”, a spus Yang. „Ca cercetători, știm această nevoie de lasere. Și știm că ceea ce putem oferi este mult mai bun decât ceea ce există în prezent pe piață”.
Deși Yang nu ar fi legat de prețurile exacte, el a spus că va depinde de funcționalitatea încorporată, dar cu siguranță va fi cu un ordin de mărime mai mic decât laserele Ti:Sa actuale.
Laserele miniaturale ar putea fi folosite în calculatoarele cuantice – ajutând să le facă mult mai mici în acest proces. Ele ar putea revoluționa, de asemenea, domeniul optogeneticii, a spus Yang, unde oamenii de știință controlează neuronii cu lumina ghidată în interiorul creierului; în prezent, folosesc tehnologia cu fibre optice voluminoase. În cele din urmă, laserele miniaturale Ti:Sa pot fi utilizate în chirurgia cu laser.
Toate acestea se bazează pe Yang și colegii săi miniaturizarea și producerea în masă a tehnologiei, astfel încât sute, sau chiar mii, de lasere să se potrivească pe o napolitană de patru inci.
Yang este însă încrezător în succes, spunând că el crede că primul „laser reglabil” pentru utilizatorii academicieni ar putea fi pus în vânzare în termen de doi ani. El a adăugat: „Potențialele aplicații ale acestor lasere miniaturizate sunt vaste și cine știe unde vom fi peste cinci ani?”