Revolutionerande precision: den lilla Ti:safirlasern på ett chip förändrar kvantfysik, optik och medicin

StockholmForskare vid Stanford University har utvecklat en ny, mindre och mer prisvärd version av titansafirlasern. Dessa lasrar är kända för sin utmärkta prestanda och är viktiga inom många områden, men deras stora storlek och höga kostnad har begränsat deras användning. Denna nya laser i chipformat löser dessa problem genom att vara mer kompakt, billigare och mer effektiv.

Traditionella Ti:safirlasrar har flera nackdelar:

• De är stora och tar upp flera kubikmeter av utrymme.
• De är dyra och kan kosta flera hundratusen dollar.
• De kräver även andra kraftfulla lasrar som kostar runt 30 000 dollar styck för att fungera.

Stanford har utvecklat en pytteliten laser som är både mycket mindre och billigare än tidigare Ti:safirlasrar. Denna nya laser är 10 000 gånger mindre och 1 000 gånger billigare. Jelena Vuckovic, huvudförfattare i en studie publicerad i Nature, förklarar att detta är en helt ny metod. Laboratorier skulle kunna ha hundratals av dessa kostnadseffektiva lasrar på ett enda chip.

Joshua Yang, doktorand och medförfattare, förklarade varför Ti:safirlasrar är viktiga. Dessa lasrar kan generera ett brett spektrum av färger tack vare deras breda förstärkningsbandbredd. Dessutom kan de producera mycket snabba ljuspulser, varje kvadriljondel av en sekund. Trots detta finns det endast några få av dessa lasrar i avancerade laboratorier eftersom de är dyra.

Läs också:

Idag · 01:33

Kan ljudmagi fängsla blinda sinnen? Ny studie.

Forskarna har utvecklat en metod för att producera många av dessa lasrar på ett enda chip. Tusentals Ti:safirlasrar får plats på en liten skiva, vilket gör dem mycket effektiva. Yang lyfte fram fördelarna: ett chip är lätt, bärbart, billigt, effektivt och enkelt att producera i stora mängder. Denna innovation gör Ti:safirlasrar mer tillgängliga för olika användningsområden.

Forskarna utvecklade den nya lasern genom att använda ett lager av titansafir ovanpå en kiseloxidbas på en safirkristall. De gjorde titansafirlagret väldigt tunt genom slipning, etsning och polering. Sedan lade de till små åsar på detta lager för att skapa en vågledare som styr ljuset och förstärker det. En liten värmare justerar ljusets färg och gör att det kan variera från 700 till 1 000 nanometer.

Den nya lasern kan påverka många områden. Inom kvantfysik bidrar den till att skapa mindre kvantdatorer. Inom neurovetenskap kan små lasrar användas i miniatyrverktyg för att bättre kontrollera neuroner. Inom ögonvård kan den förbättra laseroperationer och erbjuda billigare metoder för att kontrollera ögonhälsa.

Teamet arbetar nu med att förbättra sin lilla Ti:safirlaser och undersöker sätt att producera den i stora mängder. Yang, som snart kommer att doktorera baserat på denna forskning, vill kommersialisera teknologin. De planerar att placera tusentals lasrar på ett enda 4-tums wafer, vilket avsevärt kommer att minska kostnaden per laser.