นักวิทย์พัฒนาเลเซอร์จิ๋ว อนาคตพกพาไปไหนมาไหนได้

เลเซอร์โหมดล็อกแบบเร็วพิเศษ (ultrafast mode-locked laser) ถือเป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่สามารถสร้างพัลส์แสง (การกระพริบของแสง) ได้ในระดับเฟมโตวินาที (4 ล้านล้านเท่า (quadrillionth) ของ 1 วินาที) หรือพิโควินาที (ล้านล้านเท่า (trillionth) ของ 1 วินาที) ด้วยคุณสมบัตินี้มันจึงเป็นเทคโนโลยีที่ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม การแพทย์ วิทยาศาสตร์ต่าง ๆ มากมาย เช่น นาฬิกาอะตอมเชิงแสง (Optical Atomic Clock) การสร้างภาพทางชีวภาพ และคอมพิวเตอร์ที่ใช้แสงในการคำนวณและประมวลผลข้อมูล

แต่เลเซอร์ที่กล่าวถึงนี้ก็มีข้อจำกัด คือ มีขนาดใหญ่และมีราคาแพงมาก ส่วนใหญ่ใช้ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น จึงไม่สะดวกสบายมากนัก ดังนั้นจึงเป็นเหตุผลที่ทำให้นักวิจัยพัฒนาเลเซอร์เวอร์ชันขนาดเล็กวางบนชิปนาโนโฟโตนิก ซึ่งขนาดของมันเล็กพอจะวางไว้ได้บนปลายนิ้วของเรา

ชิวซือ กัว (Qiushi Guo) หัวหน้าทีมวิจัย ซึ่งเป็นอาจารย์ประจำสาขาโฟโตนิกส์ของศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์ขั้นสูงแห่งมหาวิทยาลัยเมืองนิวยอร์ก (CUNY Advance Science Research Center) ได้บอกว่า “จุดประสงค์ของเราคือการปฏิวัติสาขาโฟโตนิกส์แบบเร็วพิเศษ โดยเปลี่ยนระบบขนาดใหญ่ในห้องปฏิบัติการ ให้กลายเป็นระบบขนาดชิป ที่สามารถผลิตได้จำนวนมาก และสามารถทำงานได้ในภาคสนามต่าง ๆ” นอกจากเลเซอร์จะมีขนาดเล็กลงแล้ว ก็ต้องสามารถสร้างพัลส์ความเข้มข้นที่ทำงานเสถียรได้ พวกเขาตั้งเป้าไว้ว่าอย่างต่ำต้องสามารถสร้างกำลังไฟได้ 1 วัตต์

แต่อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเท่านั้น ตอนนี้สามารถสร้างกำลังไฟได้ 0.5 วัตต์ นอกจากนี้ทีมวิจัยยังตั้งเป้าให้เลเซอร์จิ๋วสร้างพัลส์แสงได้ 50 เฟมโตวินาที ซึ่งปัจจุบันสร้างได้ที่ระดับ 4.8 พิโกวินาทีเท่านั้นเอง นั่นหมายความว่าต้องปรับปรุงเพิ่มอีก 100 เท่า จึงจะได้พัลส์แสงตามที่ตั้งเป้าไว้

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ไซเอนส์ (Science) เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายนที่ผ่านมา ทั้งนี้แม้จะยังอยู่ในช่วงพัฒนา แต่หากวันหนึ่งมันสำเร็จขึ้นมา มันจะสร้างประโยชน์ได้เยอะมาก เช่น ประยุกต์เข้ากับสมาร์ตโฟน และจากนั้นสามารถใช้สมาร์ตโฟนในการวินิจฉัยโรคตา หรือวิเคราะห์อาหารและสภาพแวดล้อมว่ามีแบคทีเรียหรือไวรัสที่เป็นอันตรายหรือไม่ ซึ่งนับเป็นประโยชน์และเป็นการใช้งานที่สะดวกสบายมาก ๆ 

ที่มาข้อมูล Interestingengineering, Science

ที่มารูปภาพ Eurekalert