Стэнфорд создал микролазеры в 10 000 раз меньше аналогов

Исследователи из Стэнфорда создали титан-сапфировые (Ti:Sa) лазеры, которые в 10 000 раз меньше любых аналогичных устройств и помещаются на чип.

Ранее такие лазеры стоили более 100 000 долларов, но новая методика, описанная 26 июня в журнале Nature , позволяет снизить стоимость до 100 долларов за лазер. Ученые также считают, что в будущем на одном четырехдюймовом пластине можно будет разместить тысячи лазеров, что значительно уменьшит стоимость каждого.

Эти миниатюрные лазеры могут найти применение в будущих квантовых компьютерах, нейронауке и даже в микрохирургии.

Экспериментальный лазер использует два ключевых процесса. Сначала сапфировый кристалл шлифуют до слоя толщиной в несколько сотен нанометров. Затем создают вихрь из крошечных гребней, в который направляют зеленый лазерный указатель. При каждом вращении внутри этого вихря интенсивность лазера увеличивается.

Одна из сложностей заключалась в создании платформы, поскольку сапфир — очень прочный материал, который трудно шлифовать без трещин и повреждений. После решения этой проблемы процесс стал значительно проще. Команда смогла "соревноваться с полупроводниковыми лазерными технологиями", которые разрабатывались более десяти лет.

Эти лазеры можно настроить на различные длины волн от 700 до 1000 нанометров, что важно для атомных исследований. Это позволяет использовать один лазер для различных систем, требующих разных энергий для перехода из одного состояния в другое.

Исследователи также основали компанию Brightlight Photonics для коммерциализации своей технологии. Первоначально они планируют ориентироваться на академический рынок, предлагая лазеры с лучшими характеристиками и по более низким ценам по сравнению с текущими Ti:Sa лазерами.

Миниатюрные лазеры могут использоваться в квантовых компьютерах, делая их более компактными, в оптогенетике для управления нейронами с помощью света и в лазерной хирургии. Важно, что ученые продолжают работу над дальнейшей миниатюризацией и массовым производством технологий, чтобы размещать сотни или даже тысячи лазеров на одном пластине.

Исследователи уверены в успехе и планируют выпустить первый "настраиваемый лазер" для академического использования в течение двух лет. Потенциальные применения этих миниатюрных лазеров обширны, и через пять лет они могут быть использованы в самых различных областях.