Згідно зі звітом у журналі Nature від 26 червня, команда Стенфордського університету виготовила титановий лазер на дорогоцінних каменях на чіпі. Результатом є величезний крок вперед, як з точки зору ефективності масштабу, так і з точки зору вартості.
Титан-сапфірові лазери є незамінними в багатьох галузях, таких як передова квантова оптика, спектроскопія та нейронаука, але вони не широко використовуються в реальному світі. Це пов’язано з тим, що такі лазери зазвичай великі й дорогі, коштують сотні тисяч доларів кожен, і для їхньої роботи потрібні інші потужні пристрої (продаються приблизно за 30 доларів США000 кожен).
Щоб вирішити цю проблему, дослідники спочатку поклали великий шар титанового сапфіру на платформу з діоксиду кремнію; потім відшліфували, протравили та відполірували титановий сапфір у надзвичайно тонкий шар, товщиною лише кілька сотень нанометрів; а потім створив вихор крихітних хребтів на цьому тонкому шарі. Ці хребти діють як волоконно-оптичні кабелі, спрямовуючи світло в безперервну петлю поступово зростаючої інтенсивності. Цей візерунок називається хвилеводом. Порівняно з іншими титан-сапфіровими лазерами, цей прототип на чотири порядки менший (тобто на одну десятитисячну від оригіналу) і на три порядки менший (тобто на одну тисячну від оригіналу).
Інша частина — це мікромасштабний нагрівач, який нагріває світло, що проходить через хвилевід, дозволяючи дослідникам змінювати довжину хвилі випромінюваного світла, налаштовуючи його на діапазон довжин хвиль від 700 до 1000 нанометрів, тобто від червоного до інфрачервоного.
У квантовій фізиці новий лазер міг би значно зменшити розмір найсучасніших квантових комп’ютерів; у нейронауці це може мати застосування в оптогенетиці, дозволяючи вченим контролювати нейрони, направляючи світло всередину мозку через відносно великі оптичні волокна; а в офтальмології це може дати змогу застосувати нові можливості в лазерній хірургії в поєднанні з підсиленням чирп-імпульсу або забезпечити дешевшу, компактнішу оптичну когерентну томографію для оцінки стану сітківки.
В даний час технологія, що постійно оновлюється, дозволяє багатьом лабораторіям мати надмалий лазер на одному чіпі, а не один великий і дорогий лазер. Менші лазери насправді допомагають підвищити ефективність – математично інтенсивність дорівнює потужності, поділеній на площу. Отже, зберігаючи таку ж потужність, як у великого лазера, але зменшуючи площу, на якій він концентрується, інтенсивність різко зростає. Більше того, ці невеликі та потужні лазери можуть швидше вийти з лабораторії та служити багатьом іншим важливим додаткам.
