Titan-safírový laser opřený o titan-safírovou kostku. Oboje na americkém čtvrťáku. Kredit: StandfordReport, Yang et al. (2024), Nature.

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.

Jelena Vučković. Kredit: Stanford University.

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.

Vlnovod mikrometrové velikosti. Kredit: StanfordReport , Yang et al. (2024), Nature.

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

Stanford Report 26. 6. 2024.

Nature 630: 853–859.