Các nhà nghiên cứu đã đạt được một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ 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 đáng kể. Sự đột phá này liên quan đến việc tái thiết kế cấu trúc của PCSEL, giúp nâng cao hiệu suất khi sử dụng liên tục ở công suất cao. Thiết kế mới cho phép PCSEL hoạt động ổn định 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 trải qua các thử nghiệm nghiêm ngặt sử dụng hình ảnh hồng ngoại và phổ kế, xác nhận hiệu suất vượt trội của laser và khả năng duy trì chùm tia ổn định, tập trung chặt chẽ ở bước sóng 1,5 micromét. Khác biệt với các PCSEL trước đây phụ thuộc vào lỗ thông khí để làm mát, cấu trúc mới đã loại bỏ được khiếm khuyết về sự dịch chuyển nguyên tử, từ đó cải thiện độ ổn định nhiệt và độ bền bỉ dài hạn của thiết bị.
So với các loại laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) phổ biến hơn, PCSEL sở hữu khả năng mở rộng cho các ứng dụng tầm xa, công suất cao trong lĩnh vực phòng thủ tên lửa, vũ khí drone và hệ thống không gian. Chùm tia đơn chế độ và khả năng chịu nhiệt của PCSEL 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 vượt qua một trở ngại lớn trong phát triển laser: tăng công suất đầu ra mà không gây quá nhiệt hay sụp đổ cấu trúc. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nâng cao công suất đầu ra, thu nhỏ kích thước và hoàn thiện phương pháp sản xuất để đẩy nhanh quá trình tích hợp PCSEL vào các nền tảng quốc phòng.
Thành tựu này không chỉ đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ laser mà còn mở ra nhiều triển vọng cho các ứng dụng trong tương lai, đặc biệt là trong lĩnh vực quốc phòng. Các nhà nghiên cứu tin rằng rằng PCSEL sẽ đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các hệ thống quốc phòng hiện đại, giúp nâng cao hiệu suất và khả năng tác chiến của quân đội.