Neseniai Stanfordo universiteto mokslininkai padarė proveržį lazerių gamybos srityje.
Jie sėkmingai sukūrė ir pagamino titano safyro lazerį ant lusto – naujovę, kuri ne tik sumažina lazerio dydį keturiomis eilėmis (ty iki vienos dešimties tūkstantosios pradinio dydžio), bet ir sumažina išlaidas trimis dydžiais (ty tik iki vienos tūkstantosios pradinės kainos).
„Tai yra žlugdantis tradicinės paradigmos proveržis“, – entuziastingai džiaugiasi prof. Jelena Vuckovic, pasaulinės lyderystės profesorė ir pirmaujanti elektros inžinerijos institucija. Kaip vyresnioji straipsnio, kuriame išsamiai aprašomas šis lusto masto titano safyro lazeris žurnale „Nature“, autorė, ji džiaugiasi ateitimi: „Netrukus bet kuri laboratorija galės turėti šimtus šių didelio našumo lazerių viename luste. Pasikliauti stambia ir brangia įprastine įranga, ją taip pat bus neįtikėtinai lengva valdyti ir ją bus galima valdyti net naudojant žalią lazerinį žymeklį.
Joshua Yang, mokslų daktaras. kandidatas laboratorijoje toliau aiškina plataus masto šios technologijos pasekmes: „Šie galingi lazeriai galės būti naudojami įvairiose svarbiose srityse už nedidelę kainą, kai pereisime nuo stalinių kompiuterių klasės įrenginių prie gaminti paruoštus produktus ant lusto“. Prie šio novatoriško tyrimo jis dirbo su kolegomis iš prof. Vuckovičiaus nanomastelio ir kvantinės fotonikos laboratorijos, įskaitant tyrimų inžinierių Kasperą Van Gasse ir doktorantą Daniilu M. Lukiną.
Techniškai titano safyro lazeriai yra mėgstami, nes jie turi didžiausią pralaidumą tarp visų lazerinių kristalų. Tai reiškia, kad titano safyro lazeriai gali sukurti platesnį bangos ilgių diapazoną nei kiti lazeriai. Be to, jų šviesos impulsai skleidžiami itin greitai – kartą per trilijonąją sekundės dalį. Šios puikios eksploatacinės charakteristikos neabejotinai labai prisidės prie plataus lazerinių technologijų taikymo ir gilaus tobulinimo įvairiose srityse.
Norėdami sukurti šio naujo tipo lazerį, jie pirmiausia tiksliai padengė tikro safyro kristalų sluoksnį titano safyro sluoksniu ant silicio dioksido platformos. Tada titaninis safyras buvo smulkiai sumaltas, išgraviruotas ir nupoliruotas bei sumažintas iki itin plono, vos kelių šimtų nanometrų storio sluoksnio. Iškart po to komanda kruopščiai nupiešė bangolaidį šiame itin ploname medžiagos sluoksnyje.
Šis miniatiūrinis dizainas turi didelių pranašumų. Matematiniu požiūriu intensyvumas yra galios ir ploto santykis. Taigi, išlaikant tokią pat galią kaip ir didelio masto lazerio, lazerio intensyvumas bus žymiai padidintas dėl sumažėjusio ploto. Tyrėjai pažymėjo: „Mažas lazerio dydis iš tikrųjų padeda mums pagerinti efektyvumą“.
Be to, siekdama dar labiau pagerinti lazerio našumą, tyrimų grupė įtraukė miniatiūrinį šildytuvą. Šis šildytuvas šildo šviesą, praeinančią per bangolaidį, todėl Jelenos Vuckovic komanda gali lanksčiai reguliuoti skleidžiamos šviesos bangos ilgį tarp 700-1000 nanometrų.
Šis titano safyro lazeris mikroschemoje rodo daug žadantį pritaikymą keliose srityse. Kvantinės fizikos srityje jis siūlo nebrangų ir praktišką sprendimą, kaip sumažinti naujausius kvantinius kompiuterius. Neurologijos srityje Stanfordo mokslininkai numato tiesioginį jo taikymą optogenetikoje – srityje, kuri leidžia mokslininkams kontroliuoti ir paveikti neuronų aktyvumą smegenyse per šviesą, nepaisant santykinio šiuo metu plačiai naudojamų šviesolaidinių prietaisų tūrio.
Žvelgdama į ateitį, komanda ir toliau tobulins lustinio masto titano safyro lazerių dizainą ir tirs galimybę masiškai juos gaminti ant plokštelių, tūkstančius lazerių vienu metu. Šią vasarą Joshua Yang, remdamasis šiais tyrimais, įgis daktaro laipsnį ir dirbs, kad ši technologija būtų pristatyta rinkai. Galime įdėti tūkstančius lazerių ant 4-colių plokštelės, o vieno lazerio kaina bus artima nuliui“, – užtikrintai sako jis. Tai neabejotinai sukels technologinę revoliuciją.
Išversta naudojant www.DeepL.com/Translator (nemokama versija)
