Fizikçiler Göz için Güvenli Yeni Bir Lazer Türünü Test Etti

Lazer, enerjiyi dar ve güçlü bir ışık demetine dönüştüren ve belirli bir dalga boyuna sahip olan bir cihazdır. Yarı iletken lazerlerin çoğu, farklı malzemelerin katmanlarının üst üste konulmasıyla üretilir. Genellikle lazer ışını bu katmanlara paralel bir şekilde yayılır. Ancak, dikey boşluk yüzeyinden yayılan lazerler (VCSEL) de vardır; bunlar ışını katmanlara dik olarak yayar. VCSEL’ler büyük miktarlarda üretimi kolay, hataların tespiti basit ve daha uzun ömürlüdür. Örneğin, Face ID teknolojisi bu tür lazerlere dayanır.

Ancak VCSEL’lerin bazı sınırlamaları vardır: ışınları genellikle eliptik kesite sahiptir ve önemli ölçüde yayılır, bu nedenle sadece kısa mesafelerde kullanılabilirler. Ayrıca güçleri sınırlıdır ve uzun süre çalıştıklarında aşırı ısınarak ışın kalitesi düşer. Yüz taramasında ise yüksek güçte çalışamazlar çünkü yaydıkları dalga boyu insan gözüne zarar verebilir.

Bilim insanları bu sorunları fotonik kristal yüzey yayıcı lazerlerle (PCSEL) çözdüler. Bu lazerlerin aktif bölgesinin üzerine özel bir fotonik kristal yapısı yerleştirildi. Bu sayede yüksek parlaklık, düşük yayılma ve neredeyse mükemmel yuvarlak bir ışın profili elde edildi. Ayrıca, bu lazerin dalga boyu (yaklaşık 1,5 mikrometre) gözdeki nem tarafından emilir ve korneaya zarar vermez, böylece göz için güvenli olur.

Ayrıca PCSEL’ler, VCSEL teknolojisine kıyasla 100 kat daha yüksek güçlerde çalışabilir.

PCSEL üretiminde genellikle cihaz içinde hava boşlukları bulunur. Bu boşluklardan yarı iletken atomlar geçerek fotonik kristal yapısını bozabilir. Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign Grainger Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar bu sorunu, hava boşluklarını silikon dioksit ile doldurarak çözdüler. Bu da yapının deformasyonunu önledi.

Araştırmacıların lazeri oda sıcaklığında çalışmakta ve göz için güvenli olan 1,5 mikrometre dalga boyunda ışık yaymaktadır. Bu çalışma IEEE Photonics Journal dergisinde yayınlandı. Gelişmiş lazerler lidar teknolojisi, otonom araçlar, lazer kesme ve kaynak işlemlerinde kullanılacak. Teknoloji henüz laboratuvar aşamasında olsa da, uzmanlar önümüzdeki 10-20 yıl içinde endüstriyel ölçekte üretimin başlayacağını düşünüyor.