Revolução na precisão: laser Ti:safira em chip promete alta performance e baixo custo

São PauloPesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram uma nova versão do laser de Titânio-safira que é mais compacta e acessível. Esses lasers são conhecidos por seu excelente desempenho e têm grande importância em diversas áreas, mas seu tamanho grande e alto custo sempre foram um obstáculo para seu uso amplo. Esse novo laser em escala de chip resolve esses problemas, sendo mais compacto, menos caro e mais eficiente.

Os lasers de Ti:safira tradicionais apresentam várias desvantagens:

• São volumosos, ocupando um grande espaço.
• São caros, custando centenas de milhares de dólares.
• Necessitam de outros lasers de alta potência que custam cerca de 30.000 dólares cada para funcionar.

Stanford desenvolveu um pequeno laser que é muito menor e mais barato do que qualquer laser de Ti:safira anterior. Este novo laser é 10.000 vezes menor e 1.000 vezes mais barato. Jelena Vuckovic, autora principal de um estudo na Nature, explica que é uma abordagem completamente nova. Laboratórios poderiam ter centenas desses lasers econômicos em um único chip.

Joshua Yang, doutorando e coautor, explicou a importância dos lasers de Ti:safira. Esses lasers conseguem gerar uma ampla gama de cores devido à sua grande largura de banda de ganho. Eles também produzem pulsos de luz extremamente rápidos, a cada quadrilionésimo de segundo. No entanto, mesmo laboratórios avançados possuem poucos desses lasers, pois são muito caros.

Os pesquisadores desenvolveram um método para fabricar vários desses lasers em um único wafer. Milhares de lasers de Ti:safira podem caber em um pequeno disco, tornando-os extremamente eficientes. Yang destacou as vantagens: um chip é leve, portátil, barato, eficiente e fácil de produzir em grandes quantidades. Esse avanço torna os lasers de Ti:safira mais acessíveis para diversas aplicações.

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Os pesquisadores construíram o novo laser começando com uma camada de titânio-safira sobre uma base de dióxido de silício, em cima de um cristal de safira. Eles tornaram a camada de Ti:safira extremamente fina por meio de processos de lixamento, gravação e polimento. Em seguida, adicionaram pequenas cristas a essa camada para criar um guia de onda, que direciona a luz e a intensifica. Um minúsculo aquecedor ajusta a cor da luz, permitindo que ela varie de 700 a 1.000 nanômetros.

O novo laser pode impactar diversas áreas. Na física quântica, ele auxilia na criação de computadores quânticos menores. Na neurociência, pequenos lasers podem ser utilizados em ferramentas microscópicas para controlar melhor os neurônios. No cuidado ocular, ele pode aprimorar as cirurgias a laser e criar métodos mais baratos para verificação da saúde dos olhos.

A equipe está atualmente trabalhando na melhoria de seu pequeno laser de Ti:safira e buscando maneiras de produzi-lo em grandes quantidades. Yang, que em breve obterá seu doutorado com essa pesquisa, deseja levar essa tecnologia ao mercado. Eles planejam colocar milhares de lasers em uma única placa de 4 polegadas, o que reduzirá significativamente o custo por laser.