Un team della Stanford University ha realizzato un laser per pietre preziose in titanio su un chip, secondo un rapporto del 26 giugno sulla rivista Nature. Il risultato è un enorme passo avanti, sia in termini di efficienza di scala che di costi.
I laser in zaffiro e titanio sono indispensabili in molti campi, come l'ottica quantistica all'avanguardia, la spettroscopia e la neuroscienza, ma non sono ampiamente utilizzati nel mondo reale. Questo perché tali laser sono in genere grandi e costosi, costano centinaia di migliaia di dollari ciascuno e richiedono altri dispositivi ad alta potenza (venduti a circa $ 30,000 ciascuno) per mantenerli in funzione.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno prima disposto un ampio strato di zaffiro di titanio su una piattaforma di biossido di silicio; poi hanno macinato, inciso e lucidato lo zaffiro di titanio in uno strato estremamente sottile, spesso solo poche centinaia di nanometri; e poi hanno progettato un vortice di piccole creste su quello strato sottile. Queste creste agiscono come cavi in fibra ottica, guidando la luce in un ciclo continuo di intensità gradualmente crescente. Questo schema è chiamato guida d'onda. Rispetto ad altri laser in zaffiro di titanio, questo prototipo è quattro ordini di grandezza più piccolo (vale a dire, un decimillesimo dell'originale) e tre ordini di grandezza meno costoso (vale a dire, un millesimo dell'originale).
La parte rimanente è un riscaldatore in microscala che riscalda la luce che passa attraverso la guida d'onda, consentendo ai ricercatori di modificare la lunghezza d'onda della luce emessa, sintonizzandola su un intervallo di lunghezze d'onda compreso tra 700 e 1,000 nanometri, ovvero dal rosso all'infrarosso.
Nella fisica quantistica, il nuovo laser potrebbe ridurre drasticamente le dimensioni dei computer quantistici all'avanguardia; nella neuroscienza, potrebbe trovare applicazioni nell'optogenetica, consentendo agli scienziati di controllare i neuroni dirigendo la luce all'interno del cervello attraverso fibre ottiche relativamente grandi; e in oftalmologia, potrebbe consentire nuove applicazioni nella chirurgia laser in combinazione con l'amplificazione a impulsi chirped, o fornire una tomografia ottica a coerenza di fase più economica e compatta per valutare la salute della retina.
Attualmente, la tecnologia costantemente aggiornata consente a molti laboratori di avere un laser ultra-piccolo su un singolo chip anziché un laser grande e costoso. I laser più piccoli aiutano effettivamente a migliorare l'efficienza: matematicamente, l'intensità è uguale alla potenza divisa per l'area. Quindi, mantenendo la stessa potenza di un laser grande ma riducendo l'area su cui si concentra, l'intensità aumenta drasticamente. Inoltre, questi laser piccoli e potenti possono uscire dal laboratorio più velocemente e servire a molte diverse applicazioni importanti.
