Los láseres de titanio-zafiro (Ti) son considerados como los de mayor rendimiento en su clase. Son indispensables en campos avanzados como la óptica cuántica, la espectroscopia y la neurociencia. Sin embargo, su uso ha sido limitado debido a su tamaño voluminoso y su alto coste, que puede alcanzar cientos de miles de dólares. Además, requieren otros láseres de alta potencia, con un coste adicional de unos 30.000 dólares, para funcionar correctamente.
Esta situación está a punto de cambiar gracias a un avance significativo logrado por investigadores de la Universidad de Stanford. Han desarrollado un láser de Tien un chip, reduciendo su tamaño en cuatro órdenes de magnitud y su coste en tres órdenes de magnitud, en comparación con los modelos tradicionales.
“Esto es una ruptura total con el modelo anterior,” comentó Jelena Vučković, profesora de ingeniería eléctrica y autora principal del estudio publicado en la revista Nature. “En lugar de un láser grande y caro, pronto cualquier laboratorio podría tener cientos de estos valiosos láseres en un solo chip, alimentados simplemente con un puntero láser verde.”
Joshua Yang, coautor del estudio, explica que los láseres de Tison tan valiosos por su ancho de banda de ganancia, lo que significa que pueden producir una amplia gama de colores en comparación con otros láseres. Además, son ultrarrápidos, emitiendo pulsos de luz cada cuatrillonésima de segundo.
Fabricado en un chip de pocos milímetros cuadrados, podría ser producido en masa, permitiendo que miles o incluso decenas de miles de estos láseres quepan en un disco del tamaño de la palma de una mano. “Un chip es ligero, portátil, económico y eficiente. No tiene partes móviles y puede ser producido en masa,” añade Yang.
Para construir este innovador láser, los investigadores comenzaron con una capa de titanio-zafiro sobre una plataforma de dióxido de silicio, todo sobre un cristal de zafiro. La capa de Ti se reduce a unos pocos cientos de nanómetros de espesor, y luego se graba con una serie de pequeñas crestas que guían la luz, aumentando su intensidad.
El equipo de Vučković está emocionado por el impacto potencial en diversos campos, como la física cuántica, la neurociencia y la oftalmología. Este nuevo láser podría reducir drásticamente el tamaño de los computadores cuánticos y abrir nuevas vías experimentales en optogenética y tecnologías de tomografía de coherencia óptica.
El próximo paso para el equipo es perfeccionar su láser y encontrar formas de producirlo en masa. “Podríamos poner miles de láseres en una oblea de 4 pulgadas,” dice Yang. “Es entonces cuando el coste por láser comienza a ser casi nulo. Eso es realmente emocionante.”
