Схема из 1990-х, которую три десятка лет считали ушедшей в прошлое, стала настоящим ноу-хау.
Швейцарские инженеры разместили фемтосекундный лазер на фотонном чипе размером с ноготь. Ранее подобные установки занимали половину лабораторного стола и были очень дорогими, а теперь вся система помещается на подложке, которую можно легко держать на кончике пальца.
Учёные разработали мини‑лазер на чипе, который генерирует ультракороткие импульсы света. Каждый импульс длится всего 147 фс — это квадриллионная часть секунды, за которую свет проходит лишь 44 мкм, что меньше толщины волоса. Несмотря на крошечный размер, энергия импульса сопоставима с энергией больших лабораторных лазеров. Весь «маршрут» света длиной 42 см помещен в компактную спираль на чипе из кремния с добавлением эрбия.
В основе мини‑лазера лежит осциллятор Мамышева, устаревшая схема из волоконной оптики 1990-х, которую долго считали неуместной для чипов. Мощный световой импульс движется по крошечному «туннелю» на чипе. По пути он сталкивается с двумя «воротами» (оптическими фильтрами), которые пропускают только сильный свет, а слабый в это время гасится. Интересно, что сам импульс как будто «раздувает» себя внутри туннеля, становясь ещё мощнее, и с каждым проходом через фильтры увеличивает свою энергию.
Эти мини‑лазеры производят на обычных кремниевых пластинах, и из одной партии получается более тысячи полностью независимых устройств. Ранее фемтосекундные лазеры были незаменимы для глазной хирургии, точной микрообработки и атмосферных часов, но из-за высокой стоимости использовать их могли только лаборатории и клиники. По словам руководителя проекта, профессора Тобиаса Киппенберга, более двадцати лет такую технологию считали недостижимой. Массовое производство может снизить стоимость фемтосекундных лазеров до уровня потребительской электроники.