Các nhà nghiên cứu đã đạt được một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực laser phát xạ bề mặt tinh thể quang tử (PCSEL), một công nghệ laser được biết đến với độ sáng cao và khả năng kiểm soát nhiệt được cải thiện. 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.
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. Đây là một bước sóng rất quan trọng vì nó nằm trong phạm vi an toàn cho mắt và có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm quốc phòng và không gian. 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.
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. Điều này có thể giúp giảm thiểu trọng lượng và kích thước của các hệ thống laser, đồng thời tăng cường hiệu suất và độ tin cậy.
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. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các công nghệ laser tiên tiến cho các ứng dụng quân sự và không gian.
Nhóm nghiên cứu tin rằng, với những cải tiến liên tục, PCSEL có thể trở thành một thành phần quan trọng trong các hệ thống quốc phòng tương lai, cung cấp khả năng tác chiến mạnh mẽ và linh hoạt hơn. Cùng với đó, công nghệ này cũng có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như truyền thông, y tế và công nghiệp, mang lại nhiều lợi ích cho xã hội.
