לייזר חדש ועצמתי בגודל של קצה של אצבע

image provided by pixabay

This post is also available in: English (אנגלית)

מדענים יצרו מערכת לייזר אולטרה-מהירה נעולת-מצבים חדשה, והיא כל כך קטנה שניתן להחזיק אותה על קצה של אצבע.

מערכת לייזר אולטרה-מהירה נעולת-מצבים היא סוג של מערכת המייצרת פולסים קצרים ביותר של אור בסדר גודל של פמטו-שניות או פיקו-שניות. הוורסטיליות של המערכת הזאת הופכת אותה לכלי בעל ערך רב במגוון רחב של יישומים מדעיים, תעשייתיים ורפואיים, כמו בשעונים אטומיים אופטיים, הדמיה ביולוגית ומחשבים המשתמשים באור לחישוב ולעיבוד נתונים. הבעיה היא שלייזרים אלה מאוד גדולים ויקרים, ולכן לא מעשיים לשימוש קבוע ונרחב.

חוקרים יצרו לאחרונה גרסה של מערכת הלייזר הזו, והיא כל כך קטנה שהיא יכולה לשבת בקלות על קצה של אצבע, או על שבב ננו-פוטוני. החוקר הראשי קיושי גואו טוען כי המטרה שלהם היא "לחולל מהפכה בתחום הפוטוניקה האולטרה-מהירה על ידי הפיכת מערכות מבוססות מעבדה גדולות למערכות בגודל שבב שניתן לייצר בייצור המוני ולפרוס בשטח".

גואו הבהיר כי המטרה העיקרית של הצוות שלו הייתה להבטיח שהלייזרים המהירים להפליא האלה יוכלו לספק ביצועים משביעי רצון למרות גודלם המזערי, ועל כן יצטרכו ליצר מכשירים המסוגלים ליצור עוצמת שיא גבוהה מספיק (רצוי יותר מוואט אחד).

לפי אתר Interesting Engineering, הפקת לייזרים יעילים מסוג זה בגודל קטן מספיק כדי להכנס על שבב הייתה משימה קשה מאוד, עליה התגברו גואו וצוות החוקרים ע"י שימוש בסרט דק של ליתיום ניובט (חומר גבישי הידוע בתכונותיו האופטיות, אלקטרו אופטי, ופיזואלקטריות) להנדס לייזר זעיר עם הספק שיא תפוקה של 0.5 ואט.

לתכונות הטכנולוגיה הזאת יש השלכות משמעותיות על יישומים מבוססי לייזר, ועם ההדגמה האחרונה הזו, הצוות של גואו עבר מכשול משמעותי לקראת מימוש של מערכות פוטוניות מדרגיות משולבות ומהירות במיוחד אותן ניתן להטמיע בהתקנים ניידים.

החוקרים מדווחים כי בכוונתם להמשיך לפתח את הטכנולוגיה הזו כדי לאפשר לה לפעול אפילו בזמנים קצרים יותר ובכוחות שיא גבוהים יותר, מה שיהווה שיפור של פי 100 לעומת המכשירים הנוכחיים המייצרים פולסים באורך של 4.8 פיקו-שניות בלבד.

גואו סיכם- "הישג זה סולל את הדרך לשימוש בטלפונים סלולריים לאבחון מחלות עיניים או לניתוח מזון וסביבות לדברים כמו אי-קולי ווירוסים מסוכנים. היא יכולה גם לאפשר שעונים אטומיים עתידניים בקנה מידה של שבב, המאפשרים ניווט במקומות בהם GPS נפגע או אינו זמין."