Các nhà nghiên cứu đã đạt được một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực laser phát xạ bề mặt tinh thể quang tử (PCSEL), một loại laser nổi tiếng với độ sáng cao và khả năng kiểm soát nhiệt được cải thiện. Thành tựu này là kết quả của 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. 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. Điều này đánh dấu một sự tiến bộ đáng kể trong công nghệ laser, mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
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 cho phép triển khai PCSEL trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao và độ tin cậy cao.
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. Điều này hứa hẹn sẽ mang lại những giải pháp công nghệ tiên tiến cho các nhu cầu an ninh và quốc phòng trong tương lai.
Nhóm nghiên cứu đang tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế và quy trình sản xuất PCSEL để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các ứng dụng quân sự. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ laser, PCSEL có tiềm năng trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống quốc phòng hiện đại, giúp nâng cao hiệu suất và khả năng tác chiến của các nền tảng quân sự.
