Одноразовые лазеры напечатали на струйном принтере

Устройство новой лазерной установки. В качестве активной среды использована капсула с напечатанными лазерными "пикселями"

Устройство новой лазерной установки. В качестве активной среды использована капсула с напечатанными лазерными "пикселями"
(фото Sanaur et al./JAP/перевод "Вести.Наука").

Кремниевая пластина с напечатанными лазерными "пикселями"

Кремниевая пластина с напечатанными лазерными "пикселями"
(фото Sanaur et al./JAP).

Устройство новой лазерной установки. В качестве активной среды использована капсула с напечатанными лазерными "пикселями"
Кремниевая пластина с напечатанными лазерными "пикселями"

Лазеры были изобретены более пятидесяти лет назад и с тех пор широко используются в самых разных областях – от лазерных указок и проигрывателей компакт-дисков до хирургических инструментов.

Любой лазер состоит из источника энергии, называемого системой накачки, активной среды, которая изменяет волну входящего света и преобразует его в узкий одноцветный луч, и оптического резонатора, состоящего из двух или более зеркал.

Сегодня в большинстве случаев активная среда изготовлена из неорганических материалов. Между тем лазеры на основе органических материалов имеют целый ряд преимуществ: они дешевле, проще в изготовлении и работают в широком диапазоне длины волны. Единственное, что сдерживает распространение таких устройств – короткий срок службы активной среды.

Но команда учёных их Франции, работающая под руководством Себастьена Санаура (Sebastien Sanaur), из Национального горного института Сент-Этьена, решила, что если стоимость органических лазеров снизится на порядок, а их производство станет ещё легче, продолжительность работы перестанет быть важным фактором. Ведь можно будет просто выкинуть использованную капсулу с активной средой и взять новую.

Исследователи искали простой и эффективный способ изготовления лазеров с помощью известной и широко распространённой технологии, когда их внимание привлёк обыкновенный струйный принтер. Принцип его работы прост: струя жидкости выпрыскивается на основной материал. Помимо привычной всем офисной техники, с помощью похожих принтеров печатают микросхемы, фармацевтические препараты и даже биологические клетки.

Учёные экспериментировали с различными видами органических чернил и красителей, представленных на рынке, и в итоге подобрали "краску", которая при высыхании создавала абсолютно гладкую и ровную поверхность, а при прохождении сквозь неё света усиливала его и формировала лазерный луч.

Затем Санаур и его коллеги напечатали на кварцевом слайде небольшие квадраты и поместили такие пластинки на место активной среды лазера. В результате им удалось получить стабильные лазерные лучи жёлтого и красного цветов.

Устройство новой лазерной установки. В качестве активной среды использована капсула с напечатанными лазерными "пикселями"

Теперь исследователи подбирают дополнительные красители, для синего и зелёного цвета, чтобы сделать настраиваемый лазер, работающий во всём спектре видимого света.

"Низкая цена и простое производство этих лазерных чипов являются наиболее важными аспектами нашей работы", – говорит Санаур в пресс-релизе.

По мнению учёных, стоимость таких напечатанных пластин будет составлять лишь несколько центов, и их можно будет легко менять, как лезвия в бритвенном станке.

Подробные результаты исследования были опубликованы в статье издания Journal of Applied Physics.