高功率鈦藍(lán)寶石激光器的尺寸已經(jīng)縮小,，科學(xué)家計(jì)劃在新芯片的四英寸晶圓上塞入數(shù)百或數(shù)千個(gè)激光器,。

斯坦福大學(xué)的研究人員制造出了一種鈦藍(lán)寶石 ( Ti:Sa ) 激光器,，其體積比之前任何類似設(shè)備都要小 10,000 倍,，并且能夠安裝到芯片上,。

到目前為止，這種激光器的成本高達(dá) 10 萬(wàn)美元,。但科學(xué)家認(rèn)為,，采用 6 月 26 日《自然》雜志上概述的一種新方法，每臺(tái)激光器的成本可能會(huì)降至 100 美元,。

他們還聲稱,，未來可以在一塊四英寸晶圓上安裝數(shù)千臺(tái)激光器，而每臺(tái)激光器的成本將降至最低,。這些小型激光器可用于未來的量子計(jì)算機(jī),、神經(jīng)科學(xué)，甚至微觀手術(shù),。

實(shí)驗(yàn)性激光依賴于兩個(gè)關(guān)鍵過程,。首先，他們將藍(lán)寶石晶體研磨成厚度僅為幾百納米的一層,。然后,，他們制作出一個(gè)由微小脊線組成的旋渦，并用綠色激光筆照射其中,。隨著旋渦的每次旋轉(zhuǎn),，激光的強(qiáng)度都會(huì)增加。

" 最棘手的部分之一是平臺(tái)的生產(chǎn),，" 這項(xiàng)研究的共同第一作者,、斯坦福大學(xué)博士生 Joshua Yang 告訴《生活科學(xué)》。" 藍(lán)寶石是一種非常堅(jiān)硬的材料,。當(dāng)你研磨它時(shí),，它常常不喜歡它，它會(huì)破裂,，或者損壞你用來研磨的東西,。"

然而，一旦這個(gè)問題得到解決,，楊先生將這個(gè)過程描述為 " 一帆風(fēng)順 ",。但他強(qiáng)調(diào)，盡管該團(tuán)隊(duì)才剛剛起步,，但他們已經(jīng)可以 " 利用經(jīng)過十多年才成熟的半導(dǎo)體激光技術(shù) ",。

該團(tuán)隊(duì)如此樂觀的原因之一是，其激光器可以調(diào)節(jié)到不同的波長(zhǎng),；具體來說,，從 700 到 1,000 納米，或從紅光到紅外光。

楊教授以固態(tài)量子比特為例,，指出這對(duì)于原子研究人員來說至關(guān)重要,。" 這些原子系統(tǒng)需要不同的能量（才能從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)），" 他說,。" 如果你購(gòu)買的激光器增益帶寬較小,，而另一種過渡超出了該帶寬，那么你就必須購(gòu)買另一種激光器來解決該問題,。"

激光的強(qiáng)度通過晶體表面的一系列渦流增加 （圖源：Joshua Lang 等人,，《自然》雜志）

楊和他的同事還創(chuàng)建了一家名為 Brightlight Photonics 的公司，以實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化,。

" 我們真正看到的第一個(gè)機(jī)會(huì)是學(xué)術(shù)研究市場(chǎng),，" 楊說。" 作為研究人員,，我們知道對(duì)激光器的需求,。我們知道我們能提供的產(chǎn)品比目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品好得多。"

雖然楊不愿意透露具體價(jià)格,，但他表示這將取決于內(nèi)置的功能，但肯定會(huì)比目前的 Ti:Sa 激光器低一個(gè)數(shù)量級(jí),。

微型激光器可用于量子計(jì)算機(jī)——有助于在此過程中使量子計(jì)算機(jī)變得更小,。楊說，它們還可以徹底改變光遺傳學(xué)領(lǐng)域,，科學(xué)家利用大腦內(nèi)部引導(dǎo)的光來控制神經(jīng)元,；目前，他們使用的是粗光纖技術(shù),。最后,，微型鈦釔激光器可用于激光手術(shù)。

這一切都依賴于楊和他的同事成功地進(jìn)一步小型化和大規(guī)模生產(chǎn)該技術(shù),，以便數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)激光器可以安裝在一個(gè)四英寸的晶圓上,。

然而，楊對(duì)成功充滿信心,，他說他相信第一臺(tái)面向?qū)W術(shù)用戶的 " 可調(diào)激光器 " 將在兩年內(nèi)上市銷售,。他補(bǔ)充說：" 這些微型激光器的潛在應(yīng)用非常廣泛，誰(shuí)知道五年后我們會(huì)在哪里呢,？"