近日,《自然》杂志刊载了一项革命性的科技成果,美国斯坦福大学的研究团队成功研发出了全球首台实用型芯片级钛宝石激光器。这一创新性突破不仅显著减小了激光器的体积,还大幅度降低了生产成本,预示着钛宝石激光器在多个领域的应用即将迎来爆发式增长。
据研究团队介绍,相较于传统钛宝石激光器,新开发的原型机体积缩减至原来的万分之一,成本降低至原先的千分之一,实现了前所未有的规模和成本效率。传统钛宝石激光器因其庞大的体积和高昂的价格(单台造价高达数十万美元,且需额外配置价值约3万美元的高功率辅助设备)而难以在实际场景中普及。如今,随着芯片级激光器的诞生,这些障碍有望被彻底打破。
科研人员采用了一种创新工艺,在二氧化硅基板上铺设钛宝石层,随后将其精加工至仅几百纳米厚度。在这一超薄层面上,设计了一个由微小脊线构成的特殊结构,即波导,能够有效引导光线循环增强。配合微尺度加热器对光波长的精确调控,新激光器能够发射波长范围在700至1000纳米之间的光束,覆盖了从红光到红外光的广阔频段。
这一技术进步对于量子物理、神经科学和眼科等多个领域具有深远影响。在量子计算领域,新激光器有望助力量子计算机的小型化;在神经科学研究中,通过光遗传学的应用,科学家能利用纤细的光纤引导激光精确控制神经元活动;而在眼科医疗方面,结合啁啾脉冲放大技术,激光手术将更加精准,同时,更为经济实惠且紧凑的光学相干断层扫描技术将为视网膜健康评估带来新的解决方案。
随着技术的持续迭代,单芯片超小型激光器正逐步成为现实,不再受限于实验室环境,而是加速向各种重要应用场景推进。体积的微型化不仅提升了激光器的效率,更促进了其实用性和普及性,为科技进步和产业革新开辟了崭新的道路。
本次美国斯坦福大学研发出的实用型芯片级钛宝石激光器,说明了中美在激光器研发上依然存在着很大的竞争,CTNT中为检验技术作为国内激光设备检测和认证机构,期待看到更多的激光成果出现,同时期待国内激光技术成果也稳步实现新突破,提升我国激光器研发的竞争力。