Nesen Stenfordas universitātes pētnieki ir panākuši izrāvienu lāzera ražošanas jomā.
Viņi ir veiksmīgi izstrādājuši un izgatavojuši titāna safīra lāzeru uz mikroshēmas, kas ir jauninājums, kas ne tikai samazina lāzera izmēru par četrām kārtām (ti, līdz vienai desmittūkstošdaļai no sākotnējā izmēra), bet arī samazina izmaksas par trīs kārtas (ti, tikai līdz vienai tūkstošdaļai no sākotnējās cenas).
"Tas ir graujošs izrāviens tradicionālajā paradigmā," sajūsminās profesore Jeļena Vuckoviča, globālās līderības profesore un vadošā autoritāte elektrotehnikas jomā. Kā vecākā autore rakstam, kurā detalizēti aprakstīts šis mikroshēmas mēroga titāna safīra lāzers žurnālā Nature, viņa ir sajūsmā par nākotni: "Drīz jebkurā laboratorijā vienā mikroshēmā varēs būt simtiem šo augstas veiktspējas lāzeru. Paļauties uz apjomīgu un dārgu parasto aprīkojumu, tas būs arī neticami viegli lietojams, un to būs iespējams vadīt pat ar zaļo lāzera rādītāju.
Džošua Jangs, Ph.D. kandidāts laboratorijā, sīkāk apraksta šīs tehnoloģijas tālejošās sekas: "Šos jaudīgos lāzerus varēs izmantot dažādās svarīgās lietojumprogrammās par nelielu izmaksu daļu, pārejot no galddatoru klases ierīcēm uz ražošanai gatavu produktu izgatavošana uz mikroshēmas." Viņš strādāja pie šī revolucionārā pētījuma ar kolēģiem prof. Vuckoviča nanomēroga un kvantu fotonikas laboratorijā, tostarp pētnieku Kasperu Van Gasu un pēcdoktorantūras zinātnieku Daniilu M. Lūkinu.
Tehniski priekšroka tiek dota titāna safīra lāzeriem, jo tiem ir lielākais "pastiprinājuma joslas platums" no jebkura lāzera kristāla. Tas nozīmē, ka titāna safīra lāzeri spēj radīt plašāku viļņu garumu diapazonu nekā citi lāzeri. Turklāt to gaismas impulsi tiek izstaroti ārkārtīgi ātri, reizi ik triljonajā sekundes. Šīs izcilās veiktspējas īpašības neapšaubāmi lielā mērā veicinās lāzertehnoloģiju plašu pielietojumu un padziļinātu attīstību dažādās jomās.
Lai izveidotu šo jauna veida lāzeru, viņi vispirms precīzi pārklāja īstu safīra kristālu slāni ar titāna safīra slāni uz silīcija dioksīda platformas. Pēc tam titāna safīrs tika smalki samalts, iegravēts un pulēts un samazināts līdz īpaši plānam slānim, kura biezums bija tikai daži simti nanometru. Tūlīt pēc tam komanda rūpīgi izveidoja viļņvada rakstu šajā īpaši plānā materiāla slānī.
Šis miniaturizētais dizains piedāvā ievērojamas priekšrocības. No matemātiskā viedokļa intensitāte ir jaudas attiecība pret laukumu. Tādējādi, saglabājot tādu pašu jaudu kā liela mēroga lāzeram, lāzera intensitāte tiks ievērojami palielināta samazinātā laukuma dēļ. Pētnieki atzīmēja: "Lāzera mazais izmērs faktiski palīdz mums uzlabot efektivitāti."
Turklāt, lai vēl vairāk uzlabotu lāzera veiktspēju, pētnieku grupa iekļāva miniatūru sildītāju. Šis sildītājs uzsilda gaismu, kas iet cauri viļņvadam, ļaujot Jeļenas Vuckovičas komandai elastīgi pielāgot izstarotās gaismas viļņa garumu starp 700-1000 nanometriem.
Šis titāna safīra lāzers uz mikroshēmas parāda daudzsološus pielietojumus vairākās jomās. Kvantu fizikā tas piedāvā lētu un praktisku risinājumu mūsdienīgu kvantu datoru skaita samazināšanai. Un neirozinātnes jomā Stenfordas pētnieki paredz tās tiešu pielietojumu optoģenētikā, kas ļauj zinātniekiem kontrolēt un ietekmēt neironu aktivitāti smadzenēs caur gaismu, neskatoties uz pašlaik plaši izmantoto optisko šķiedru ierīču relatīvo apjomību.
Raugoties nākotnē, komanda turpinās pilnveidot mikroshēmu mēroga titāna safīra lāzeru dizainu un pētīs iespēju tos masveidā ražot uz plāksnēm, tūkstošiem lāzeru vienlaikus. Šovasar Džošua Jangs iegūs doktora grādu, pamatojoties uz šo pētījumu, un strādās, lai šo tehnoloģiju ieviestu tirgū. Mēs varam ievietot tūkstošiem lāzeru uz 4-collu plāksnītes, un izmaksas par vienu lāzeru būs tuvu nullei," viņš pārliecinoši saka. Tas neapšaubāmi izraisīs tehnoloģisku revolūciju."
Tulkots ar www.DeepL.com/Translator (bezmaksas versija)
