Baru-baru ini, penyelidik di Universiti Stanford telah membuat satu kejayaan dalam bidang pembuatan laser.
Mereka telah berjaya membangunkan dan mencipta laser nilam titanium pada cip, satu inovasi yang bukan sahaja mengurangkan saiz laser sebanyak empat urutan magnitud (iaitu, kepada satu persepuluh ribu saiz asal), tetapi juga mengurangkan kos sebanyak tiga urutan magnitud (iaitu, kepada satu perseribu sahaja daripada harga asal).
"Ini adalah satu kejayaan yang mengganggu dalam paradigma tradisional," kata Prof. Jelena Vuckovic, Profesor Kepimpinan Global dan pihak berkuasa terkemuka dalam kejuruteraan elektrik. Sebagai pengarang kanan artikel yang memperincikan laser titanium nilam berskala cip ini dalam jurnal Nature, dia teruja tentang masa depan: "Tidak lama lagi, mana-mana makmal akan dapat mempunyai beratus-ratus laser berprestasi tinggi ini pada satu cip, sebaliknya bergantung pada peralatan konvensional yang besar dan mahal. Ia juga akan menjadi sangat mudah untuk dikendalikan, malah ia boleh dipacu dengan penunjuk laser hijau.
Joshua Yang, Ph.D. calon dalam makmal, menghuraikan lebih lanjut tentang implikasi meluas teknologi ini, "Laser berkuasa ini akan dapat digunakan dalam pelbagai jenis aplikasi penting pada sebahagian kecil daripada kos semasa kami menyeberang dari peranti kelas desktop ke membuat produk sedia pengeluaran pada cip." Beliau mengusahakan penyelidikan terobosan ini bersama rakan sekerja di Makmal Nanoscale dan Quantum Photonics Prof. Vuckovic, termasuk jurutera penyelidik Kasper Van Gasse dan sarjana pasca doktoral Daniil M. Lukin.
Secara teknikal, laser nilam titanium digemari kerana mereka mempunyai "jalur lebar keuntungan" terbesar daripada mana-mana kristal laser. Ini bermakna laser titanium nilam mampu menghasilkan julat panjang gelombang yang lebih luas daripada laser lain. Di samping itu, denyutan cahaya mereka dipancarkan dengan sangat cepat, sekali setiap trilion saat. Ciri-ciri prestasi cemerlang ini sudah pasti akan menyumbang banyak kepada aplikasi meluas dan pembangunan mendalam teknologi laser dalam pelbagai bidang.
Untuk membina laser jenis baharu ini, mereka mula-mula menutup dengan tepat lapisan kristal nilam sebenar dengan lapisan nilam titanium pada platform silikon dioksida. Nilam titanium kemudiannya dikisar halus, terukir dan digilap, dan dikurangkan kepada lapisan ultra-nipis hanya setebal beberapa ratus nanometer. Sejurus selepas itu, pasukan itu mencorak pandu gelombang dengan teliti dalam lapisan bahan ultra-nipis ini.
Reka bentuk kecil ini menawarkan kelebihan yang ketara. Dari sudut pandangan matematik, keamatan ialah nisbah kuasa kepada luas. Oleh itu, sambil mengekalkan kuasa yang sama seperti laser berskala besar, keamatan laser akan meningkat dengan ketara disebabkan oleh kawasan yang dikurangkan. Para penyelidik menyatakan, "Saiz laser yang kecil sebenarnya membantu kami meningkatkan kecekapan."
Di samping itu, untuk meningkatkan lagi prestasi laser, pasukan penyelidik menggabungkan pemanas kecil. Pemanas ini memanaskan cahaya yang melalui pandu gelombang, membolehkan pasukan Jelena Vuckovic fleksibiliti untuk melaraskan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan antara 700-1000 nanometer.
Laser titanium nilam pada cip mikro ini menunjukkan aplikasi yang menjanjikan dalam beberapa bidang. Dalam fizik kuantum, ia menawarkan penyelesaian yang murah dan praktikal untuk mengecilkan saiz komputer kuantum yang canggih. Dan dalam bidang neurosains, penyelidik Stanford meramalkan aplikasi langsungnya dalam optogenetik, bidang yang membolehkan saintis mengawal dan mempengaruhi aktiviti neuron di dalam otak melalui cahaya, walaupun kebesaran relatif peranti gentian optik pada masa ini digunakan bersama.
Memandang ke hadapan, pasukan akan terus memperhalusi reka bentuk laser titanium nilam berskala cip dan meneroka kemungkinan menghasilkannya secara besar-besaran pada wafer, beribu-ribu laser pada satu masa. Musim panas ini, Joshua Yang akan memperoleh ijazah kedoktoran berdasarkan penyelidikan ini dan berusaha untuk membawa teknologi ini ke pasaran. Kami boleh meletakkan beribu-ribu laser pada wafer 4-inci, dan kos setiap laser akan menghampiri sifar," katanya dengan yakin. Ini sudah pasti akan mencetuskan revolusi teknologi."
Diterjemah dengan www.DeepL.com/Translator (versi percuma)
