Rewolucja precyzji: miniaturowy laser Ti:sapphire na chipie zmienia zastosowania w nauce i medycynie

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Stanford opracowali nową, mniejszą i bardziej przystępną wersję lasera tytanowo-szafirowego. Lasery te są cenione za doskonałe osiągi i mają znaczenie w wielu dziedzinach, ale ich duży rozmiar i wysoki koszt ograniczały ich zastosowanie. Nowy laser w formacie chipu rozwiązuje te problemy, będąc bardziej kompaktowym, tańszym i bardziej wydajnym.

Tradycyjne lasery Ti:safir mają kilka wad: są duże i zajmują sporo miejsca, są kosztowne, a ich cena sięga setek tysięcy dolarów, oraz do działania wymagają innych potężnych laserów, które kosztują około 30 000 dolarów każdy.

Stanford opracował miniaturowy laser, który jest znacznie mniejszy i tańszy od dotychczasowych laserów Ti:sapphire. Ten nowy laser jest 10 000 razy mniejszy i 1 000 razy tańszy. Jelena Vuckovic, główna autorka badania opublikowanego w Nature, podkreśla, że jest to zupełnie nowe podejście. Laboratoria mogą mieć setki tych opłacalnych laserów na jednym chipie.

Joshua Yang, doktorant i współautor, wyjaśnił, dlaczego lasery Ti:sapphire są ważne. Te lasery mogą generować szeroką gamę kolorów, ponieważ mają rozległe pasmo wzmacniające. Ponadto wytwarzają bardzo szybkie impulsy świetlne co bilionową część sekundy. Mimo to nawet zaawansowane laboratoria posiadają jedynie kilka takich laserów ze względu na ich wysoką cenę.

Zobacz również:

Dzisiaj · 01:33

Czy magia dźwięku oczaruje osoby niewidome?

Naukowcy opracowali metodę produkcji wielu takich laserów na pojedynczym waflu. Tysiące laserów Ti:sapphire mogą zmieścić się na małym dysku, co czyni je bardzo wydajnymi. Yang podkreślił korzyści: chip jest lekki, przenośny, tani, wydajny i łatwy do masowej produkcji. To osiągnięcie sprawia, że lasery Ti:sapphire stają się bardziej dostępne do różnych zastosowań.

Naukowcy stworzyli nowy laser, zaczynając od warstwy tytan-szafir na podstawie z dwutlenku krzemu, osadzonej na krysztale szafiru. Udało im się uzyskać bardzo cienką warstwę Ti:szafir poprzez szlifowanie, trawienie i polerowanie. Następnie dodali niewielkie grzbiety do tej warstwy, aby utworzyć światłowód, który kieruje światło i zwiększa jego intensywność. Drobny grzejnik umożliwia regulację koloru światła, pozwalając na zakres od 700 do 1000 nanometrów.

Nowy laser może wpłynąć na wiele dziedzin. W fizyce kwantowej ułatwia tworzenie mniejszych komputerów kwantowych. W neurobiologii małe lasery mogą być używane w drobnych narzędziach do lepszej kontroli neuronów. W okulistyce może usprawnić laserową chirurgię oka i obniżyć koszty badania zdrowia oczu.

Zespół pracuje teraz nad ulepszeniem małego lasera Ti:sapphire oraz znalezieniem sposobu na jego masową produkcję. Yang, który wkrótce uzyska doktorat dzięki temu badaniu, chce wprowadzić tę technologię na rynek. Planują umieścić tysiące laserów na pojedynczej 4-calowej płytce, co znacznie obniży koszt produkcji jednego lasera.