斯坦福大学的工程师们在激光技术领域取得了一项革命性的突破，他们成功研发了世界上首个实用的芯片级钛蓝宝石激光器。这种新型激光器不仅体积小、成本低，而且具有广泛的应用前景，预计将在量子光学、神经科学等领域发挥重要作用。

钛蓝宝石(Ti:sapphire)激光器因其卓越的性能而备受推崇，但它们通常体积庞大、价格昂贵，并且需要其他高功率激光器提供能量。斯坦福大学的研究团队通过创新技术，实现了从桌面到微尺度的飞跃，生产出了尺寸缩小了10000倍、成本降低了1000倍的钛蓝宝石激光器原型。

"这是对旧模式的彻底颠覆，"该研究的高级作者、斯坦福大学电气工程教授Jelena Vučković说。"很快，任何实验室都可能在单个芯片上拥有数百个这些宝贵的激光器，而且你可以用一个绿色激光指针来驱动它们。"

这种微型激光器的技术优势在于其超大的增益带宽，意味着它能够产生比其他激光器更广泛的颜色范围。此外，它的脉冲速度极快，每秒可以发射千万亿次光脉冲。

为了制造这种新型激光器，研究人员首先在二氧化硅(SiO2)平台上制造了一层钛蓝宝石，并在其上放置了真正的蓝宝石晶体。然后，他们将钛蓝宝石研磨、蚀刻并抛光成仅有几百纳米厚的极薄层，并在这薄层中刻画出微小的螺旋形脊线图案，这些脊线就像光纤电缆一样，引导光线不断增强。

"数学上讲，强度是功率除以面积。所以，如果你保持与大型激光器相同的功率，但减少其集中的面积，强度就会飙升，"该研究的共同第一作者、博士候选人Joshua Yang说。"我们激光器的小尺寸实际上帮助我们提高了效率。"

研究团队还在探索如何将这种芯片级钛蓝宝石激光器大规模生产，每次在晶圆上生产数千个。Yang表示，他们有望将这项技术推向市场，使每个激光器的成本趋近于零。

斯坦福大学在激光技术领域取得的这一突破，不仅将推动科学实验和工业应用的小型化、低成本化，还有望在量子计算、神经科学、眼科手术等多个领域带来创新应用。随着技术的不断完善和大规模生产，未来我们可能会看到这种强大的微型激光器在更多领域发挥重要作用。

参考资料：DOI： 10.1038/s41586-024-07457-2