Kompakt und kraftvoll: Der winzige Ti:Saphir-Laser von Stanford revolutioniert die Präzisionstechnik

BerlinForscher der Stanford University haben eine neue, kleinere und kostengünstigere Version des Titan-Saphir-Lasers entwickelt. Diese Laser sind für ihre herausragende Leistung bekannt und in vielen Bereichen wichtig, doch ihre große Größe und hohen Kosten haben ihre Nutzung eingeschränkt. Der neue Chipscale-Laser löst diese Probleme, indem er kompakter, preiswerter und effizienter ist.

Die herkömmlichen Ti:Saphir-Laser weisen mehrere Nachteile auf:

• Sie sind sperrig und nehmen kubikmeterweise Platz ein.
• Sie sind teuer und kosten Hunderttausende von Dollar.
• Sie benötigen weitere Hochleistungslaser, die jeweils rund 30.000 Dollar kosten, um zu funktionieren.

Stanford entwickelt winzigen Laser: zehnmal kleiner und tausendmal billiger

Stanford hat einen winzigen Laser entwickelt, der viel kleiner und günstiger ist als alle bisherigen Ti:saphir-Laser. Dieses neue Gerät ist 10.000 Mal kleiner und 1.000 Mal billiger. Jelena Vuckovic, die Hauptautorin einer in Nature veröffentlichten Studie, erklärt, dass es sich um einen völlig neuen Ansatz handelt. Labore könnten Hunderte dieser kosteneffizienten Laser auf einem einzigen Chip haben.

Joshua Yang, Doktorand und Mitautor, erläuterte die Bedeutung von Ti:Saphir-Lasern. Diese Laser können ein breites Farbspektrum erzeugen, da sie eine große Verstärkungsbandbreite haben. Zudem generieren sie extrem schnelle Lichtimpulse, die nur eine Billionstel Sekunde dauern. Trotz ihrer Leistungsfähigkeit sind selbst fortschrittliche Labore nur mit wenigen dieser Laser ausgestattet, da sie sehr kostspielig sind.

Lesen Sie auch:

Heute · 07:29

Brillen mit AR-Technologie für vielseitige Anwendungen

Die Forscher haben eine Methode entwickelt, um zahlreiche dieser Laser auf einem einzigen Wafer herzustellen. Tausende Ti:Saphir-Laser passen auf eine kleine Scheibe, was sie äußerst effizient macht. Yang betonte die Vorteile: Ein Chip ist leicht, tragbar, kostengünstig, effizient und in großen Mengen einfach zu produzieren. Diese Innovation macht Ti:Saphir-Laser vielseitig einsetzbar und breiter verfügbar.

Die Wissenschaftler entwickelten den neuen Laser, indem sie eine Schicht aus Titan-Saphir auf einer Siliziumdioxid-Basis auf einem Saphirkristall aufbauten. Sie machten die Ti:Saphir-Schicht durch Schleifen, Ätzen und Polieren extrem dünn. Anschließend fügten sie kleine Erhebungen hinzu, um einen Wellenleiter zu schaffen, der das Licht lenkt und verstärkt. Ein winziger Heizkörper passt die Lichtfarbe an und ermöglicht so einen Bereich von 700 bis 1.000 Nanometern.

Der neue Laser: Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Der innovative Laser könnte viele Bereiche revolutionieren. In der Quantenphysik ermöglicht er die Entwicklung kleinerer Quantencomputer. In der Neurowissenschaft können winzige Laser in Mikrowerkzeugen eingesetzt werden, um Neuronen besser zu kontrollieren. In der Augenheilkunde könnte er die Laserkchirurgie verbessern und kostengünstigere Methoden zur Überprüfung der Augengesundheit bieten.

Das Team arbeitet derzeit daran, ihren kleinen Titansaphirlaser zu verbessern und Wege zu finden, ihn in großen Stückzahlen zu produzieren. Yang, der bald seinen Doktor aufgrund dieser Forschung erlangen wird, möchte diese Technologie auf den Markt bringen. Sie planen, tausende Laser auf einem einzigen 4-Zoll-Wafer zu platzieren, was die Kosten pro Laser erheblich senken wird.