ICC訊 據(jù)26日《自然》雜志報道,美國斯坦福大學團隊在芯片上制造出一種鈦寶石激光器。與目前的任何其他鈦藍寶石激光器相比,這一原型機的體積縮小了4個數(shù)量級(即原來的萬分之一),成本降低了3個數(shù)量級(即原先的千分之一)。無論在規(guī)模效率方面,還是在成本方面,這一成果都是一次巨大進步。
鈦寶石波導放大器。該放大器的尺寸為0.5毫米見方。
圖片來源:《自然》網(wǎng)站
鈦藍寶石激光器在尖端量子光學、光譜學和神經(jīng)科學等許多領域不可或缺,然而其在現(xiàn)實世界卻未能廣泛應用。因為這種激光器通常體積很大且價格昂貴,每臺要花數(shù)十萬美元,還需要其他高功率設備(每臺售價約3萬美元)來維持運轉。
此次,研究人員首先在二氧化硅平臺上鋪了一層大塊的鈦藍寶石;再將鈦藍寶石研磨、蝕刻和拋光成極薄的一層,只有幾百納米厚;然后,在該薄層上設計出一個由微小脊線組成的漩渦。這些脊線就像光纖電纜,引導光線不斷循環(huán),強度逐漸增強。這種模式被稱為波導。
剩下的部分是一個微尺度加熱器,它可以加熱穿過波導的光,從而讓研究人員能改變發(fā)射光的波長,將光的波長范圍調整到700—1000納米之間,即從紅光到紅外光。
在量子物理學方面,這種新激光器可大幅縮小最先進的量子計算機的規(guī)模;在神經(jīng)科學方面,它可在光遺傳學中得到應用,允許科學家通過相對較大的光纖引導大腦內部的光來控制神經(jīng)元;在眼科方面,它可能在激光手術中與啁啾脈沖放大技術結合,實現(xiàn)新應用,或者提供更便宜、更緊湊的光學相干斷層掃描技術來評估視網(wǎng)膜健康。
當前,不斷更新的技術讓很多實驗室都能擁有單芯片上的超小型激光器,而不是一臺大型且昂貴的激光器。小尺寸激光器實際上有助于提高效率——從數(shù)學上講,強度等于功率除以面積。因此,保持與大型激光器相同的功率但減少其集中的面積,強度就會大幅上升。更重要的是,這些小巧且強大的激光器能更快走出實驗室,服務于許多不同的重要應用。
新聞來源:科技日報