Một đột phá đáng kể đã được đạt được trong lĩnh vực laser phát xạ bề mặt tinh thể quang tử (PCSEL), một công nghệ laser nổi bật với độ sáng cao và khả năng kiểm soát nhiệt được cải thiện. Thành tựu này có được nhờ vào việc thiết kế lại cấu trúc của PCSEL, giúp tăng cường hiệu suất hoạt động liên tục ở công suất cao. Thiết kế mới này đã cho phép PCSEL hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng và phát ra bước sóng an toàn cho mắt, đồng thời duy trì chất lượng chùm tia ổn định trong quá trình sử dụng liên tục.
PCSEL nâng cấp này đã trải qua các thử nghiệm nghiêm ngặt bằng hình ảnh hồng ngoại và phổ kế, xác nhận hiệu suất của laser và khả năng duy trì chùm tia ổn định, tập trung chặt chẽ ở bước sóng 1,5 micromét. Không giống như các PCSEL trước đây dựa vào lỗ thông khí để làm mát, cấu trúc mới đã loại bỏ khiếm khuyết về sự dịch chuyển nguyên tử, từ đó cải thiện độ ổn định nhiệt và độ bền bỉ dài hạn của thiết bị.
So với các loại laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) phổ biến hơn, PCSEL có tiềm năng được mở rộng cho các ứng dụng tầm xa, công suất cao trong lĩnh vực phòng thủ tên lửa, vũ khí drone và các hệ thống không gian. Khả năng tạo ra chùm tia đơn chế độ và khả năng chịu nhiệt của PCSEL hỗ trợ các thiết kế quân sự mà không cần hệ thống làm mát cồng kềnh, mang lại sự linh hoạt hơn cho các nhà thiết kế quốc phòng trong việc phát triển các nền tảng di động và trên độ cao lớn.
Với sự hỗ trợ từ Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Mỹ (US Air Force Research Laboratory), nhóm nghiên cứu đã vượt qua một trở ngại lớn trong phát triển laser: tăng công suất đầu ra mà không gây quá nhiệt hay sụp đổ cấu trúc. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nâng cao công suất đầu ra, thu nhỏ kích thước và hoàn thiện phương pháp sản xuất để đẩy nhanh quá trình tích hợp PCSEL vào các nền tảng quốc phòng.
Đây là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ laser, mở ra nhiều triển vọng cho các ứng dụng trong tương lai, đặc biệt là trong lĩnh vực quốc phòng và không gian. Việc tiếp tục phát triển và hoàn thiện công nghệ PCSEL sẽ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các thiết bị laser công suất cao, độ sáng cao và ổn định nhiệt.
Nhóm nghiên cứu đang tích cực thực hiện các bước tiếp theo để cải thiện hiệu suất của PCSEL, bao gồm tăng công suất đầu ra, tối ưu hóa thiết kế và cải tiến quy trình sản xuất. Sự hỗ trợ từ Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Mỹ và các đối tác khác sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh quá trình thương mại hóa và ứng dụng công nghệ này vào thực tế.
Trong tương lai, PCSEL có thể trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống quốc phòng và không gian, giúp tăng cường khả năng tác chiến và thu thập thông tin của quân đội. Công nghệ này cũng có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như y tế, công nghiệp và truyền thông, mang lại nhiều lợi ích cho xã hội.
Hình ảnh về PCSEL và các ứng dụng tiềm năng của nó đang được các nhà nghiên cứu và kỹ sư trên toàn thế giới quan tâm. Với sự phát triển và cải tiến liên tục, công nghệ này có thể giúp mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực laser và ứng dụng của nó.
