Rivoluzione della precisione: il minuscolo laser Ti:sapphire integrato su chip

RomeRicercatori dell'Università di Stanford hanno creato una nuova versione più piccola e accessibile del laser a zaffiro-titanio. Questi laser sono famosi per le loro prestazioni eccellenti e sono cruciali in molti settori, ma le loro dimensioni ingombranti e i costi elevati ne hanno limitato l'utilizzo. Il nuovo laser su scala chip risolve questi problemi, risultando più compatto, economico ed efficiente.

Le tradizionali laser Ti:sapphire presentano diversi svantaggi:

• Occupano molto spazio, richiedendo diversi metri cubi.
• Sono costosi, con un prezzo che raggiunge centinaia di migliaia di dollari.
• Necessitano di altri laser potenti che costano circa $30,000 ciascuno per funzionare.

Stanford ha sviluppato un laser microscopico molto più piccolo ed economico rispetto ai precedenti laser a Ti:sapphire. Questo nuovo laser è 10.000 volte più piccolo e 1.000 volte più economico. Jelena Vuckovic, autrice principale di uno studio pubblicato su Nature, spiega che si tratta di un approccio completamente innovativo. I laboratori potrebbero ospitare centinaia di questi laser convenienti su un unico chip.

Joshua Yang, dottorando e co-autore, ha spiegato l'importanza dei laser a Ti:sapphire. Questi laser sono in grado di generare una vasta gamma di colori grazie alla loro ampia larghezza di banda di guadagno. Inoltre, producono impulsi di luce estremamente rapidi, ogni quadrilionesimo di secondo. Tuttavia, persino i laboratori più avanzati possiedono solo pochi di questi laser a causa del loro elevato costo.

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I ricercatori hanno sviluppato un metodo per produrre numerosi laser su un unico wafer. Migliaia di laser Ti:sapphire possono essere integrati in un piccolo disco, rendendoli estremamente efficienti. Yang ha sottolineato i vantaggi: un chip è leggero, portatile, economico, efficiente e facile da produrre in grandi quantità. Questa innovazione rende i laser Ti:sapphire più accessibili per vari utilizzi.

I ricercatori hanno realizzato il nuovo laser partendo da uno strato di titanio-sapphire su una base di biossido di silicio sopra un cristallo di zaffiro. Hanno reso lo strato di Ti:sapphire molto sottile mediante molatura, incisione e lucidatura. Successivamente, hanno aggiunto piccole creste a questo strato per creare una guida d'onda che dirige la luce e la rende più potente. Un minuscolo riscaldatore regola il colore della luce, permettendogli di variare da 700 a 1.000 nanometri.

Il nuovo laser potrebbe rivoluzionare diversi settori: in fisica quantistica, agevola la creazione di computer quantistici più piccoli. In neuroscienze, permette l'uso di minuscoli strumenti per un controllo più preciso dei neuroni. Nell'oftalmologia, migliora la chirurgia laser e offre modi più economici per monitorare la salute degli occhi.

La squadra sta attualmente lavorando al miglioramento del loro piccolo laser al Ti:sapphire e a come produrlo su larga scala. Yang, che presto otterrà il dottorato grazie a questa ricerca, vuole portare questa tecnologia sul mercato. Il loro piano è di collocare migliaia di laser su un singolo wafer da 4 pollici, il che ridurrà significativamente il costo unitario di ciascun laser.