Създаден е първият титаниево-сапфирен лазер върху чипa – той е с три порядъка по-евтин

Лазерите от титанов сапфир се използват активно в лабораторни изследвания в областта на квантовата оптика, спектроскопията и невробиологията. Високата им производителност обаче има своята цена: за работата им е необходимо обемисто и скъпо оборудване. Учени от Станфорд разработиха компактен, евтин и ефективен аналог. Прототипът е с четири порядъка по-малък и с три порядъка по-евтин от конвенционалния титан-сапфирен лазер.

Това, което прави титан-сапфировия лазер привлекателен за научни изследвания, е, че той има най-широката лента на генериране сред лазерните кристали, т.е. може да генерира най-големия спектър от цветове в сравнение с други лазери. Освен това той може да излъчва светлинни импулси веднъж на всяка фемтосекунда. А сега те могат да бъдат поставени върху чип-пластина с площ от няколко квадратни милиметра. На четириинчова пластинка се побират хиляди от тях, пише Stanford News.

„Чипът е лек. Евтин и ефективен. Той няма движещи се части. И може да се произвежда масово“,

изброява предимствата на новото устройство Джошуа Ян, един от изследователите.

За да създадат новия лазер, изследователите започват с дебел слой титанов сапфир на силициев диоксид върху сапфирен кристал. След шлайфане, ецване и полиране те са получили много тънък слой, само няколко нанометра. Върху него е нанесен вълновода: спираловидна вдлъбнатина, която подобно на оптичен канал насочва лазерната светлина по периферията, увеличавайки нейния интензитет.

„На математически език интензивността е мощността, разделена на площта. Така че, ако запазите същата мощност като при голям лазер, но намалите площта на концентрация, интензивността ще излезе извън скалата“, обяснява Ян. – Малкият размер на нашия лазер всъщност ни помогна да го направим по-ефективен“.

Последният елемент на новия лазер е микроскопична нагревателна система, която позволява дължината на вълната на светлината да варира между 700 и 1000 nm, от червено до инфрачервено.

Сега учените работят върху подобряване на ефективността на титаниево-сапфировия лазер и върху технологията за масово производство.