Новият лазер се базира на блок от титанов сапфир (илюстрация: Yang et al., Nature)
Учени от Станфордския университет създадоха първия в света практичен лазер с титаниев сапфир с размерите на чип. За сравнение, съвременните лазери от този тип са 10 000 пъти по-големи и 1000 пъти по-скъпи. Очаква се титанието-сапфирените лазери да тласнат развитието на квантовите науки, да помогнат в офталмологията, невробиологията и на много други места, където е необходим източник на интензивна светлина.
Титаниево-сапфирените лазери са ценни, защото могат да бъдат настроени върху относително широк спектър от кохерентно излъчване. За науката и индустрията това е най-важното качество и неговото име е универсалност.
Но днес такива инсталации са рядкост дори в лабораториите, да не говорим за индустрията. Титаниево-сапфирените лазери могат да бъдат с размерите на среден работен плот, да не говорим за спомагателното оборудване, като помпени лазери, които също струват много пари. В крайна сметка цената на един такъв лазерен комплекс може да достигне половин милион щатски долара.
Изследователите от Станфорд са разработили техника за създаване на лазери с титанов сапфир в мащабите на микрочип. Те първо покриват слой от истинско сапфирено стъкло със субстрат от силициев диоксид (SiO2) и след това създават 3D покритие от титанов сапфир върху субстрата. Най-горният слой е гравиран и смлян до дебелина от няколкостотин нанометра. Вълноводът остава върху субстрата и работи като лазерен усилвател.
Но най-ценното в разработката е механизмът за лазерна настройка. Това става чрез дозирано нагряване на вълновода. В случая с експерименталния лазер учените успяват да променят честотата на неговата работа в рамките на дължини на вълните от червения до инфрачервения спектър: от 700 до 1000 нм.
Намаляването на размера на лазера също повишава неговата интензивност и енергийна ефективност. Лазерната помпа за такава платформа може да бъде източник с много ниска мощност.
„Това е пълно отклонение от стария модел”, обясняват учените. „Вместо един голям и скъп лазер, всяка лаборатория скоро може да има стотици толкова ценни лазери на един чип. И всичко това може да бъде подхранвано от зелена лазерна показалка”.