Các nhà nghiên cứu đã đạt được một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực laser phát xạ bề mặt tinh thể quang tử (PCSEL), một loại laser được biết đến với độ sáng cao và khả năng kiểm soát nhiệt được cải thiện. PCSEL là một công nghệ laser tiên tiến, cho phép tạo ra chùm tia laser có độ sáng cao và ổn định nhiệt, mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như quốc phòng, hàng không vũ trụ và truyền thông.
Thành tựu này liên quan đến việc thiết kế lại cấu trúc của PCSEL, giúp cải thiện hiệu suất khi sử dụng liên tục ở công suất cao. Thiết kế mới này cho phép PCSEL hoạt động ở nhiệt độ phòng và phát ra bước sóng an toàn cho mắt, trong khi duy trì chất lượng chùm tia ổn định trong quá trình sử dụng liên tục. Việc cải thiện hiệu suất và độ ổn định của PCSEL là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng thực tế.
PCSEL nâng cấp này đã được thử nghiệm sử dụng 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. Kết quả thử nghiệm cho thấy PCSEL mới có khả năng duy trì chùm tia ổn định và chất lượng cao trong quá trình sử dụng liên tục.
Khác với 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, cải thiện độ ổn định nhiệt và độ bền bỉ dài hạn. Điều này cho phép PCSEL hoạt động ở nhiệt độ cao hơn và giảm thiểu rủi ro quá nhiệt.
So với các loại laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) phổ biến hơn, PCSEL có thể được mở rộng cho các vai trò tầm xa, công suất cao trong phòng thủ tên lửa, vũ khí drone và hệ thống không gian. Chùm tia đơn chế độ và khả năng chịu nhiệt của chúng hỗ trợ các thiết kế quân sự mà không cần hệ thống làm mát cồng kềnh, mang lại cho các nhà thiết kế quốc phòng sự linh hoạt hơn cho 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 giải quyết được một trở ngại lớn trong phát triển laser: tăng công suất đầu ra mà không gây quá nhiệt hay sụp đổ cấu trúc. Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nâng công suất đầu ra, thu nhỏ kích thước và hoàn thiện phương pháp sản xuất để đẩy nhanh quá trình tích hợp vào các nền tảng quốc phòng.
Trong tương lai, PCSEL sẽ đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng quốc phòng và hàng không vũ trụ. Công nghệ này có tiềm năng được tích hợp vào các hệ thống vũ khí tiên tiến, như tên lửa và vũ khí drone, để tăng cường hiệu suất và độ chính xác.
Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục phát triển và hoàn thiện công nghệ PCSEL, với mục tiêu đẩy nhanh quá trình tích hợp vào các nền tảng quốc phòng. Với sự hỗ trợ từ các tổ chức nghiên cứu và phát triển, PCSEL sẽ tiếp tục là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong tương lai.
