Los investigadores de Stanford han construido láseres de titanio-zafiro (Ti:Sa) que son 10.000 veces más pequeños que cualquier dispositivo similar anterior y los han colocado en un chip.
Hasta ahora, tal láseres han costado más de 100.000 dólares. Pero con un nuevo enfoque, descrito el 26 de junio en la revista NaturalezaLos científicos creen que el costo podría bajar a 100 dólares por láser.
También afirmaron que en el futuro podrían construirse miles de láseres en una oblea de cuatro pulgadas, y el costo por láser podría ser mínimo. Estos láseres de pequeña escala podrían usarse en futuras computadoras cuánticas, en neurociencia e incluso en cirugías a nivel microscópico.
El láser experimental se basa en dos procesos cruciales. En primer lugar, pulieron un cristal de zafiro hasta reducirlo a una capa de apenas unos pocos cientos de nanómetros de espesor. Luego, formaron un remolino de pequeñas crestas, en el que apuntaron un puntero láser verde. Con cada rotación dentro de ese remolino, la intensidad del láser aumentaba.
«Una de las partes más complicadas fue la producción de la plataforma», dijo a Live Science el coautor principal del estudio, Joshua Yang, candidato a doctorado en Stanford. «El zafiro es un material muy resistente. Y cuando lo trituras, muchas veces no le gusta, se agrieta o daña lo que estás usando para intentar triturarlo».
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Sin embargo, una vez resuelto el problema, Yang describió el proceso como «todo un éxito», pero quiso destacar que, si bien el equipo estaba en el punto de partida, ya pueden «jugar con la tecnología de láser de semiconductores que ha tenido más de una década para madurar».
Una razón por la que el equipo es tan optimista es que sus láseres pueden ajustarse a diferentes longitudes de onda, específicamente, de 700 a 1.000 nanómetros, o del rojo al infrarrojo.
Esto es crucial para los investigadores atómicos, dijo Yang, citando los qubits de estado sólido como un ejemplo. «Estos sistemas atómicos requieren energías diferentes». [to make a transition from one state to another]», dijo. «Si compras un láser que tiene un ancho de banda de ganancia pequeño y la otra transición está fuera de ese ancho de banda, entonces tienes que conseguir otro láser para abordar ese otro sistema».
Yang y sus colegas también han creado una empresa, Fotónica de luz brillantepara comercializar la tecnología.
«La primera oportunidad que realmente vemos es el mercado de la investigación académica», dijo Yang. «Como investigadores, conocemos esta necesidad de láseres y sabemos que lo que podemos ofrecer es mucho mejor que lo que hay actualmente en el mercado».
Si bien Yang no quiso dar detalles sobre los precios exactos, dijo que dependería de la funcionalidad incorporada, pero que seguramente será un orden de magnitud menor que los láseres Ti:Sa actuales.
Los láseres en miniatura podrían utilizarse en ordenadores cuánticos, lo que ayudaría a hacerlos mucho más pequeños en el proceso. También podrían revolucionar el campo de la optogenética, dijo Yang, donde los científicos controlan las neuronas con luz guiada dentro del cerebro; actualmente, utilizan tecnología de fibra óptica gruesa. Por último, los láseres de Ti:Sa en miniatura se pueden utilizar en cirugía láser.
Todo esto depende de que Yang y sus colegas logren miniaturizar aún más y producir en masa la tecnología para que cientos o incluso miles de láseres puedan caber en una oblea de cuatro pulgadas.
Sin embargo, Yang confía en el éxito y cree que el primer «láser sintonizable» para usuarios académicos podría salir a la venta dentro de dos años. Añadió: «Las aplicaciones potenciales de estos láseres miniaturizados son enormes y quién sabe dónde estaremos dentro de cinco años».
