เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในสหรัฐอเมริกาประสบความสำเร็จในการทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก: ไทเทเนียม: แซฟไฟร์-ออน-ฉายแสงโฟโตนิกส์สำหรับเลเซอร์และเครื่องขยายเสียงบนชิป ผลการวิจัยแนะนำกระบวนการใหม่: ไทเทเนียม: แซฟไฟร์โฟโตนิกส์ซึ่งสามารถบรรลุเลเซอร์เลเซอร์ที่มีเกณฑ์ต่ำและการขยายด้วยเลเซอร์กำลังสูงซึ่งให้ความเป็นไปได้ใหม่สำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ความเร็วสูงการสื่อสารข้อมูลและเซ็นเซอร์แสงในอนาคต
พื้นหลังการวิจัย
การพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์มีบทบาทสำคัญในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งไทเทเนียมไพลิน (ไทเทเนียม: ไพลิน, TI: ไพลิน) เลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหวีความถี่ออพติคอลกล้องจุลทรรศน์สองโฟตอนและการทดลองทางแสงควอนตัมเนื่องจากแบนด์วิดธ์กว้างและช่วงที่ปรับได้ อย่างไรก็ตามเนื่องจากขนาดใหญ่ราคาสูงและความต้องการแหล่งกำเนิดแสงปั๊มพลังงานสูงการประยุกต์ใช้เลเซอร์ไทเทเนียมไทเทเนียมแบบดั้งเดิมนั้นมี จำกัด อย่างมาก
จากเดสก์ท็อปถึงชิป: การก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีของเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์
เลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์มีตำแหน่งหลักในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์มานานเนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตามระบบแบบดั้งเดิมมีขนาดใหญ่และมีราคาแพงและไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการพกพาและการรวมขนาดใหญ่ แพลตฟอร์มโทนิค TI: Saoi ที่พัฒนาโดยทีม Stanford ใช้กระบวนการฟิล์มบางคริสตัลเดี่ยวเพื่อรวมไทเทเนียมแซฟไฟร์เข้ากับพื้นผิวฉนวนเพื่อให้ได้ความก้าวหน้าที่สำคัญสามประการ:
1. การแกว่งเลเซอร์เกณฑ์ต่ำสุดพิเศษ
ด้วยการสร้างโพรงไมโคร-โหมดไมโคร-โหมดที่สูญเสียไปต่ำนักวิจัยได้ประสบความสำเร็จด้วยเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์ที่ต้องใช้พลังงานปั๊มระดับมิลลิวัตต์เท่านั้น
2. แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลพลังงานสูง
ความสามารถในการกักขังโหมดของท่อนำคลื่น Ti: Saoi เป็นคำสั่งหลายขนาดที่สูงกว่าระบบดั้งเดิมโดยตระหนักถึงแอมป์ออปติคัลโซลิดสเตตแรกของโลกที่มีความยาวคลื่นในการทำงานต่ำกว่า 1 ไมครอน แอมพลิฟายเออร์นี้สามารถขยาย picosecond pulses เป็นพลังสูงสุดของ 1. 0 kilowatt โดยไม่บิดเบือน
3. เลเซอร์แบบรวมที่ปรับได้
ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการพัฒนาเลเซอร์ไทเทเนียมไทเทเนียมแบบบูรณาการครั้งแรกของโลกและใช้เลเซอร์เลเซอร์สีเขียวราคาถูกเป็นแหล่งกำเนิดแสงปั๊มเป็นครั้งแรก ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้คาดว่าจะตระหนักถึงอาร์เรย์เลเซอร์ไทเทเนียมขนาดใหญ่ขนาดใหญ่ซึ่งให้ความเป็นไปได้ใหม่สำหรับการใช้งานออพติคอลระดับไฮเอนด์ในอนาคต ความคืบหน้าครั้งใหญ่ในเลนส์ควอนตัมและโฟโตนิกไม่เชิงเส้น
นอกเหนือจากการพัฒนาแพลตฟอร์ม Ti: Saoi แล้วกระดาษยังเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการออกแบบแบบผกผันตามแพลตฟอร์มโทนิคซิลิคอนคาร์ไบด์ (SIC) การออกแบบผกผันได้ปฏิวัติสาขาโฟโตนิกส์ทำให้การพัฒนาอัตโนมัติของโครงสร้างที่ซับซ้อนเป็นไปได้ อย่างไรก็ตามการประยุกต์ใช้การออกแบบผกผันในโฟโตนิกไม่เชิงเส้นยังคงอยู่ในช่วงเริ่มต้น
นักวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างโฟตอนควอนตัมและแบบไม่เชิงเส้นแบบคลาสสิกในซิลิคอนคาร์ไบด์นาโนโพรงออปติก
ยุคของการบูรณาการโทนิค: โอกาสในการใช้งานเชิงพาณิชย์
การมีส่วนร่วมหลักของการวิจัยนี้คือการบรรลุการย่อขนาดต้นทุนต่ำและความสามารถในการปรับขนาดของเทคโนโลยีเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์ซึ่งเป็นเครื่องมือใหม่สำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม TI: เทคโนโลยี SAOI แสดงโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวางในหลายสาขา:
1. หวีความถี่ออพติคอลใช้สำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมที่มีความแม่นยำสูงและมาตรวิทยา
2. การถ่ายภาพทางชีวภาพมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีการถ่ายภาพความละเอียดสูงเช่นกล้องจุลทรรศน์สองโฟตอน
3. การสื่อสารควอนตัมและการคำนวณสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมเพื่อให้ได้การประมวลผลข้อมูลควอนตัมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
