Ένα νέο laser, μικρότερο από το νύχι του αντίχειρα, υπόσχεται να φέρει επανάσταση στις τεχνολογίες ανίχνευσης, επικοινωνίας και ασφάλειας. Η συσκευή, που δημιουργήθηκε από ερευνητές του Norwegian University of Science and Technology (NTNU) και του EPFL, συνδυάζει ακρίβεια, ταχύτητα και σταθερότητα σε ένα οικονομικό μικροτσίπ, και ίσως αποτελέσει το θεμέλιο για μια νέα γενιά «έξυπνων» αισθητήρων και συστημάτων αυτόνομης πλοήγησης.
Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Photonics, το νέο laser ξεπερνά τις επιδόσεις των σημερινών συστημάτων σε κρίσιμους τομείς όπως η ταχύτητα, η ρύθμιση συχνότητας και η ενεργειακή απόδοση. Το σημαντικότερο, όμως, είναι ότι η σχεδίασή του επιτρέπει μαζική παραγωγή με χαμηλό κόστος, καθιστώντας το ιδανικό για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια σε μικρό μέγεθος, από οχήματα χωρίς οδηγό μέχρι ανιχνευτές ρύπων.
Ο επικεφαλής της ομάδας, Johann Riemensberger από το Τμήμα Ηλεκτρονικών Συστημάτων του NTNU, περιγράφει τη συσκευή ως «ένα laser γρήγορο, ισχυρό, προσιτό και εξαιρετικά εύκολο στη χρήση». Όπως εξηγεί, η πρόοδος αυτή λύνει μια σειρά προβλημάτων που για χρόνια κρατούσαν πίσω την τεχνολογία των laser υψηλής ακρίβειας: το μεγάλο μέγεθος, το υψηλό κόστος και τη δυσκολία στη ρύθμιση της συχνότητας εκπομπής.
Τα συμβατικά laser που χρησιμοποιούνται σε ερευνητικά εργαστήρια ή βιομηχανικές εφαρμογές είναι συχνά ογκώδη και απαιτούν περίπλοκα συστήματα ελέγχου. Το νέο laser, όμως, βασίζεται σε μικροφωτονική τεχνολογία, δηλαδή κυκλώματα φωτός που είναι ενσωματωμένα πάνω σε μικροτσίπ. Με αυτόν τον τρόπο, η συσκευή μπορεί να παραχθεί σε μεγάλες ποσότητες, αξιοποιώντας τεχνικές παρόμοιες με αυτές της κατασκευής ημιαγωγών.
Η ομάδα απέδειξε ότι η νέα αυτή αρχιτεκτονική μπορεί να κάνει πράγματα που μέχρι τώρα απαιτούσαν πολύ πιο ακριβό εξοπλισμό. Για παράδειγμα, μπορεί να μετρήσει αποστάσεις με εξαιρετική ακρίβεια, με περιθώριο λάθους περίπου τέσσερα εκατοστά, κάτι που καθιστά τη συσκευή ιδανική για χρήση σε LiDAR συστήματα. Αυτά τα συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούν laser για να υπολογίζουν τον χρόνο που χρειάζεται το φως να ανακλαστεί από ένα αντικείμενο, αποτελούν την «όραση» των αυτόνομων οχημάτων.
«Το πλεονέκτημα είναι ότι μπορείς να έχεις την ίδια ακρίβεια με πολύ χαμηλότερο κόστος και μικρότερο μέγεθος», εξηγεί ο Riemensberger. «Αυτό ανοίγει τον δρόμο για ευρύτερη διάδοση της τεχνολογίας σε καθημερινές εφαρμογές, όχι μόνο σε εξειδικευμένες συσκευές».
Η ομάδα έδειξε επίσης πως το laser είναι ικανό να ανιχνεύει επικίνδυνα αέρια στον αέρα, όπως το υδροκυάνιο. Η δυνατότητα να εντοπίζονται αέρια αυτού του είδους γρήγορα και με ακρίβεια έχει τεράστια σημασία για την ασφάλεια βιομηχανικών εγκαταστάσεων, αλλά και για την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα στις πόλεις.
Ένα ακόμη σημαντικό χαρακτηριστικό είναι η σταθερότητα της εκπομπής και η ευκολία με την οποία ρυθμίζεται η συχνότητα του φωτός. Ενώ τα περισσότερα laser απαιτούν πολύπλοκους μηχανισμούς ελέγχου, το νέο σύστημα μπορεί να ρυθμιστεί με έναν μόνο χειρισμό και να αλλάζει συχνότητα με ομαλό και προβλέψιμο τρόπο.
«Η σταθερότητα και η απλότητα του ελέγχου είναι αυτά που κάνουν τη διαφορά», επισημαίνει ο Riemensberger. «Δεν χρειάζεσαι πια ένα ολόκληρο εργαστήριο για να το χρησιμοποιήσεις – μόνο ένα μικρό κύκλωμα σε ένα τσιπ».
Η τεχνολογία αυτή, πέρα από τις προφανείς εφαρμογές της σε αισθητήρες και επικοινωνίες, θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις και στην ανάπτυξη νέων επιστημονικών οργάνων, από φασματογράφους έως ιατρικές διαγνωστικές συσκευές. Η δυνατότητα μαζικής παραγωγής με χαμηλό κόστος σημαίνει ότι πολύπλοκα εργαλεία ακριβείας μπορεί σύντομα να βρουν θέση σε εμπορικά drones, φορητά όργανα ανάλυσης αέρα ή ακόμα και σε smartphones.
[source]
