हाल ही में, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने लेजर विनिर्माण के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता हासिल की है।
उन्होंने चिप पर टाइटेनियम सैफायर लेजर का सफलतापूर्वक विकास और निर्माण किया है, जो एक ऐसा नवाचार है जो न केवल लेजर के आकार को चार क्रम परिमाण (अर्थात मूल आकार का दस-हज़ारवाँ भाग) तक कम करता है, बल्कि लागत को भी तीन क्रम परिमाण (अर्थात मूल कीमत का केवल एक-हज़ारवाँ भाग) तक कम करता है।
ग्लोबल लीडरशिप की प्रोफेसर और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की अग्रणी विशेषज्ञ प्रोफेसर जेलेना वुकोविक उत्साहित होकर कहती हैं, "यह पारंपरिक प्रतिमान में एक क्रांतिकारी सफलता है।" जर्नल नेचर में इस चिप-स्केल टाइटेनियम सैफायर लेजर के बारे में विस्तृत जानकारी देने वाले लेख की वरिष्ठ लेखिका के रूप में, वह भविष्य को लेकर उत्साहित हैं: "जल्द ही, कोई भी प्रयोगशाला भारी-भरकम और महंगे पारंपरिक उपकरणों पर निर्भर रहने के बजाय, एक ही चिप पर इन उच्च-प्रदर्शन वाले सैकड़ों लेजर लगा पाएगी। इसे संचालित करना भी अविश्वसनीय रूप से आसान होगा, और इसे हरे रंग के लेजर पॉइंटर से चलाना भी संभव होगा।"
प्रयोगशाला में पीएच.डी. उम्मीदवार जोशुआ यांग इस तकनीक के दूरगामी प्रभावों के बारे में विस्तार से बताते हैं, "इन शक्तिशाली लेज़रों का उपयोग बहुत कम लागत पर कई तरह के महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में किया जा सकेगा, क्योंकि हम डेस्कटॉप-क्लास डिवाइस से चिप पर उत्पादन-तैयार उत्पाद बनाने की ओर बढ़ रहे हैं।" उन्होंने प्रोफेसर वुकोविक के नैनोस्केल और क्वांटम फोटोनिक्स प्रयोगशाला में सहकर्मियों के साथ इस अभूतपूर्व शोध पर काम किया, जिसमें अनुसंधान इंजीनियर कैस्पर वैन गैसे और पोस्टडॉक्टरल विद्वान डेनियल एम. लुकिन शामिल थे।
तकनीकी रूप से, टाइटेनियम नीलम लेजर को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि उनके पास किसी भी लेजर क्रिस्टल की तुलना में सबसे बड़ा "लाभ बैंडविड्थ" होता है। इसका मतलब है कि टाइटेनियम नीलम लेजर अन्य लेजर की तुलना में तरंगदैर्ध्य की एक व्यापक रेंज का उत्पादन करने में सक्षम हैं। इसके अलावा, उनके प्रकाश स्पंदन बहुत तेज़ी से उत्सर्जित होते हैं, एक सेकंड के हर ट्रिलियनवें हिस्से में एक बार। ये उत्कृष्ट प्रदर्शन विशेषताएँ निस्संदेह विभिन्न क्षेत्रों में लेजर तकनीक के व्यापक अनुप्रयोग और गहन विकास में बहुत योगदान देंगी।
इस नए प्रकार के लेजर को बनाने के लिए, उन्होंने सबसे पहले सिलिकॉन डाइऑक्साइड प्लेटफ़ॉर्म पर टाइटेनियम नीलम की एक परत के साथ असली नीलम क्रिस्टल की एक परत को ठीक से कवर किया। फिर टाइटेनियम नीलम को बारीक़ पीसकर, उकेरा और पॉलिश किया गया, और कुछ सौ नैनोमीटर मोटी एक अति पतली परत में घटा दिया गया। इसके तुरंत बाद, टीम ने सामग्री की इस अति पतली परत में वेवगाइड को सावधानीपूर्वक पैटर्न किया।
यह लघुकृत डिज़ाइन महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। गणितीय दृष्टिकोण से, तीव्रता शक्ति और क्षेत्र का अनुपात है। इस प्रकार, बड़े पैमाने के लेजर के समान शक्ति बनाए रखते हुए, कम क्षेत्र के कारण लेजर की तीव्रता में काफी वृद्धि होगी। शोधकर्ताओं ने कहा, "लेजर का छोटा आकार वास्तव में हमें दक्षता में सुधार करने में मदद करता है।"
इसके अतिरिक्त, लेजर के प्रदर्शन को और बेहतर बनाने के लिए, अनुसंधान दल ने एक लघु हीटर को शामिल किया। यह हीटर वेवगाइड से गुजरने वाले प्रकाश को गर्म करता है, जिससे जेलेना वुकोविक की टीम को उत्सर्जित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य को 700-1000 नैनोमीटर के बीच समायोजित करने की सुविधा मिलती है।
माइक्रोचिप पर लगा यह टाइटेनियम नीलम लेजर कई क्षेत्रों में आशाजनक अनुप्रयोग दिखाता है। क्वांटम भौतिकी में, यह अत्याधुनिक क्वांटम कंप्यूटरों को छोटा करने के लिए एक सस्ता और व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है। और तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में, स्टैनफोर्ड के शोधकर्ता ऑप्टोजेनेटिक्स में इसके प्रत्यक्ष अनुप्रयोग की उम्मीद करते हैं, एक ऐसा क्षेत्र जो वैज्ञानिकों को प्रकाश के माध्यम से मस्तिष्क के अंदर न्यूरोनल गतिविधि को नियंत्रित करने और प्रभावित करने की अनुमति देता है, भले ही वर्तमान में आम उपयोग में फाइबर-ऑप्टिक उपकरणों की सापेक्ष भारीपन हो।
भविष्य को देखते हुए, टीम चिप-स्केल टाइटेनियम नीलम लेजर के डिजाइन को परिष्कृत करना जारी रखेगी और उन्हें वेफ़र्स पर बड़े पैमाने पर उत्पादित करने की संभावना का पता लगाएगी, एक बार में हजारों लेजर। इस गर्मी में, जोशुआ यांग इस शोध के आधार पर डॉक्टरेट अर्जित करेंगे और इस तकनीक को बाजार में लाने के लिए काम करेंगे। हम एक 4- इंच के वेफर पर हजारों लेजर लगा सकते हैं, और प्रति लेजर लागत शून्य के करीब होगी," वे आत्मविश्वास से कहते हैं। यह निस्संदेह एक तकनीकी क्रांति को जन्म देगा।
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