Titan-safírové lasery (Titanium-sapphire nebo Ti:sapphire laser) jsou široce uznávané kvůli svému výkonu. Jsou nepostradatelné v mnoha odvětvích, včetně kvantové optiky, spektroskopie nebo neurovědy. Mohou pracovat v širokém rozsahu frekvencí a mohou být ultrarychlé. Vytvoří laserový pulz jednou za biliardtinu sekundy.
Za jejich špičkový výkon je ale nutné platit vysokou cenu. Jsou masivní a masivně drahé. Takové lasery se pořizují za stovky tisíc dolarů, plus je nutné pořídit další lasery, v podobné cenové relaci, které jsou nutné k jejich provozu.
Výsledkem toho všeho doposud bylo, že titan-safírové lasery se nikdy příliš nerozšířily a zůstávaly špičkovým vybavením prestižních laboratoří. Teď se to nejspíš změní. Došlo k zásadnímu průlomu v laserových technologiích.
Tým americké Stanford University, který vedla Jelena Vučkovićová, postavil titan-safírový laser na čipu o velikosti 1 mm. Podle tvůrců je 10 000krát menší a 1 000krát levnější než kterýkoliv doposud vytvořený laser tohoto typu. Do prostoru o velikosti lidské dlaně by se mohly vejít desetitisíce takových laserů.
Podle Vučkovićové jde o naprosto nový typ technologie oproti původním titan-safírovým laserům. Laboratoře už si nebudou muset pořizovat jeden superdrahý laser a nepřetržitě trnout hrůzou, že se s ním něco stane. Namísto toho si obstarají stovky laserů tohoto typu, které se vejdou na jediný čip. K jejich napájení přitom postačí zelené laserové ukazovátko. Titan-safírový laser na čipu vytvoří paprsek o vlnové délce 700 až 1 000 nanometrů, tedy červený až infračervený.
Tvůrci již připravují nový typ laseru pro průmyslovou výrobu. Bude ho možné vyrábět po tisících najednou. Pokud jde o aplikace, nabízí se jich nepřeberné množství. Titan-safírový laser na čipu zřejmě dramaticky zmenší a zlevní kvantové počítače. Lze očekávat průlomy v optogenetice nebo třeba laserové chirurgii. Nemluvě o tom, jak s lišáckým úsměvem dodávají vědci, že cena takového laseru bude naprosto mizivá.
Video: Photonics: Practical & Optimized, Professor Jelena Vučković
Literatura
Těžaři asteroidů provedli první 3D tisk z mimozemského materiálu
Autor: Stanislav Mihulka (12.01.2016)
Podivuhodné urychlovače na čipu budou bojovat proti nezdolným nádorům
Autor: Stanislav Mihulka (04.01.2020)
Fotonická neurální síť na čipu zpracuje 2 miliardy snímků za sekundu
Autor: Stanislav Mihulka (08.06.2022)
Laserové rameno, které restartuje družici?
Autor: Redakce (09.05.2024)
DARPA vyvíjí kvantový laser s entanglovanými fotony pro špatné počasí
Autor: Stanislav Mihulka (15.06.2024)
Diskuze:
Pepa Vondrák,2024-07-07 07:58:41
Titan-safírové lasery se často používají pro svou vysokou výkonovou kapacitu, ale existují aplikace, kde vysoký výkon není klíčovým faktorem. Mezi ně patří:
1. **Laditelná spektroskopie**:
- Schopnost ladit přes široké spektrum je důležitější než výkon, pro analýzu různých materiálů a chemických látek.
2. **Základní výzkum ve fotochemii**:
- Krátké pulsy a laditelnost jsou klíčové pro studium rychlých chemických reakcí na molekulární úrovni, spíše než vysoký výkon.
3. **Fluorescenční spektroskopie**:
- Použití laditelného laseru k excitaci fluoroforů pro studium biologických vzorků nebo materiálů, kde intenzita světla není tak kritická.
4. **Optická koherence tomografie (OCT)**:
- Používá se v lékařské diagnostice pro zobrazování tkání, kde je důležitá spektrální šířka a ne nutně vysoký výkon.
5. **Dvoufotonová mikroskopie**:
- V této aplikaci je klíčová možnost generovat krátké pulsy pro excitaci fluoroforů v biologických vzorcích bez poškození tkání.
6. **Neinvazivní měření**:
- Použití v aplikacích jako je měření krevního průtoku nebo sledování dynamiky kapalin, kde je důležitější jemnost a přesnost pulzů než jejich síla.
7. **Vzdělávací a výukové experimenty**:
- V univerzitních laboratořích pro výuku kvantové mechaniky a optiky, kde je důležitější široká laditelnost a schopnost generovat krátké pulsy než vysoký výkon.
V těchto případech je důležitější schopnost titán-safírového laseru generovat přesně laditelné a krátké světelné pulsy, spíše než poskytovat vysoký výkon.
Re:
Ales Komar,2024-07-07 13:42:19
Zrovna jsem chtěl dodat něco v tom smyslu. Předešel jste mne a navíc podrobněji. Ano, jde o zajímavý počin. Z vyjádření postdoka již navazují spolupráci s mágy od kvantových počítačů a dělají nábor na rozšíření pracoviště. Našim studentům to doporučuji zvážit (podmínkou angličtina).
Pepa Vondrák,2024-07-07 07:57:37
Na větší výkony také mohou použít jiný typ laseru než safírový. Takže optimismus je na místě, ostatně jako vždy když se něco povede
malý velikostí, malý výkonem
Petr Petr,2024-07-07 05:00:56
Polde článku
https://arxiv.org/pdf/2312.00256
je vidět, že maximální kontinuální výkon je pod 1 mW a pulzní pod 1 kW. Ty 1000x dražší jsou také 1000x výkonnější. Mají třeba kontinuálně 1 W a pulzně 1MW. Tudíž, pro to, co jste chtěli dřív, tak peněžně neušetříte. Složité zařízení z tisíce laserů se může taky porouchat, tak budete trnout hrůzou.
Umožňuje to sice mít levně málo-výkonný Ti:safírový laser, ale funkci takového laseru může nahradit stávající laser jiného o typu, takže revoluci v tom moc nevidím. To jen zaujatí autoři jsou optimističtí, což je běžné u tiskových zpráv o zářné budoucnosti.
Re: malý velikostí, malý výkonem
Petr Jirsa,2024-07-07 09:30:48
Všiml jsem si, jak vám tady pan Petr Petr dlouhodobě na ničem neshledává nic dobrého:) Tentokrát ukazuje jak je chytřejší než tým ze Stanfordu. Škoda, že z anonymu nelze poznat komu tu genialitu máme my čtenáři přisoudit :(
Re: Re: malý velikostí, malý výkonem
Vlasta Holeček,2024-07-07 11:11:57
Tak na laser pro odstraňování tetování to použít nelze, tak to pro pana Petra Petra není logicky k ničemu
Re: Re: malý velikostí, malý výkonem
Jiří Kolumberský,2024-07-07 11:12:00
Mám radost z každého názoru k tématu. Ve vědě je nejdůležitější diskuse a důkazy na základě faktů, ne bezmyšlenkovité přitakávání. Osobně také nemám příliš důvěru v poznatky tzv. "týmu" odkudsi, za který hovoří žena se srbským jménem.
Re: Re: Re: malý velikostí, malý výkonem
Petr Petr,2024-07-07 12:11:46
Já to nehodnotím podle jména (v USA je hodně imigrantů).
Ale tisková zpráva, že "až bude masová produkce", tak "bude cena téměř nulová", takže je to "vzrušující" jsou jen optimistické kecy před bitvou. Historicky bylo tolik nadějných technologií, ale se to zvrtlo. Až to bude, tak se poplácávejte po rameni. Toto je jen PR na investory. A investice jsou vždy nejisté.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
