Một bước tiến đáng kể đã được thực hiện trong lĩnh vực công nghệ laser phát xạ bề mặt tinh thể quang tử (PCSEL), với khả năng độ sáng cao và kiểm soát nhiệt được cải thiện. Loại laser này đã được thiết kế lại để nâng cao hiệu suất trong quá trình 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, đồng thời duy trì chất lượng chùm tia ổn định trong quá trình sử dụng liên tục.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm PCSEL nâng cấp này bằng cách sử dụng hình ảnh hồng ngoại và phổ kế. Kết quả 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 đặc biệt quan trọng vì nó nằm trong phạm vi an toàn cho mắt và có nhiều ứng dụng trong quân sự và công nghệ cao.
So với các PCSEL trước đây, thiết kế mới đã loại bỏ được khiếm khuyết về sự dịch chuyển nguyên tử, điều này giúp cải thiện độ ổn định nhiệt và độ bền bỉ dài hạn của laser. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu hoạt động liên tục ở công suất cao.
PCSEL có nhiều ưu điểm so với các loại laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) phổ biến hơn. Chúng 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 PCSEL hỗ trợ các thiết kế quân sự mà không cần hệ thống làm mát cồng kềnh. Điều này mang lại cho các nhà thiết kế quốc phòng sự linh hoạt hơn cho các nền tảng di động và trên độ cao lớn.
Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi 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 tại, 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.
