آریا جوان - پژوهشگران مدرسه پلیتکنیک فدرال لوزان در سوئیس موفق شدهاند یکی از پیچیدهترین انواع لیزرهای فوقسریع را روی یک تراشه فوتونیکی کوچک پیادهسازی کنند؛ دستاوردی که میتواند فناوریهایی از جراحی چشم و حسگرهای پیشرفته گرفته تا ساعتهای اتمی فوقدقیق را ارزانتر، کوچکتر و در دسترستر کند.
لیزرهای فوقسریع پالسهای نوری بسیار کوتاهی تولید میکنند که تنها چند صد فمتوثانیه (نسبت یک فمتوثانیه به یک ثانیه مانند نسبت یک ثانیه است به ۳۱٫۷ میلیون سال) دوام دارند؛ یعنی حدود یک میلیون میلیاردم ثانیه. این لیزرها در بسیاری از فناوریهای پیشرفته امروزی کاربرد دارند، اما معمولاً تجهیزات بزرگ و گرانقیمتی هستند که یک میز کامل آزمایشگاهی را اشغال میکنند.
اکنون تیمی به رهبری توبیاس کیپنبرگ موفق شده است نخستین لیزر فوقسریع یکپارچه روی تراشه را بسازد که عملکرد آن با نمونههای بزرگ آزمایشگاهی رقابت میکند. این لیزر قادر است پالسهایی به کوتاهی ۱۴۷ فمتوثانیه تولید کند؛ عملکردی که تا همین اواخر روی تراشه تقریباً غیرممکن به نظر میرسید.
این فناوری جدید بر پایه تراشههای فوتونیکی ساخته شده است؛ تراشههایی که به جای جریان الکتریکی، نور را در مسیرهای میکروسکوپی هدایت میکنند. این فناوری سالهاست در شبکههای مخابراتی مورد استفاده قرار میگیرد، اما انتقال لیزرهای فوقسریع به چنین تراشههایی یکی از چالشهای بزرگ این حوزه محسوب میشد.
نکته قابل توجه این است که حفره لیزری این سامانه در حالت عادی حدود ۴۲ سانتیمتر طول دارد، اما پژوهشگران توانستهاند آن را روی تراشهای در ابعاد تقریبی یک سر کبریت فشرده کنند.
این کوچکسازی فقط یک دستاورد مهندسی نیست؛ بلکه میتواند هزینه تولید چنین لیزرهایی را بهشدت کاهش دهد. از آنجا که تراشههای فوتونیکی با روشهایی مشابه تراشههای رایانهای تولید میشوند، امکان ساخت بیش از هزار لیزر در یک فرآیند تولید واحد وجود دارد.
محققان میگویند این فناوری میتواند در آینده راه را برای نسل جدیدی از تجهیزات قابلحمل و کمهزینه باز کند؛ از دستگاههای تشخیص پزشکی و آشکارسازهای آلودگی محیطزیست گرفته تا ابزارهای اندازهگیری فوقدقیق.
این پیشرفت همچنین میتواند به توسعه ساعتهای اتمی نوری قابلحمل کمک کند؛ فناوریای که در آینده برای سامانههای ارتباطی، ناوبری و موقعیتیابی نسل بعدی اهمیت زیادی خواهد داشت.