Itu kecil. Sepertinya, sangat kecil.
Pikirkan kepala korek api kecil. Namun alat ini melampaui kelas bobotnya, menghasilkan semburan energi yang menyaingi peralatan laboratorium besar yang berada di atas meja. Selama dua puluh tahun, ini adalah fantasinya. Cawan suci. Kini, para ilmuwan telah benar-benar membangunnya.
“Hal ini tidak hanya mungkin, namun juga elegan.”
Tobias Kippenberg, dari EPFL, tidak hanya senang. Dia terkesan bahwa jawabannya tersembunyi di depan mata, terabaikan selama beberapa dekade. Caranya? Kembali ke masa depan. Ya, kembali ke tahun 1998.
Masalah Dengan Kecil
Chip fotonik sangat bagus. Mereka menggunakan cahaya sebagai pengganti listrik untuk komputasi. Cepat. Dingin. Tidak ada masalah panas seperti laptop Anda yang terlalu panas. Namun mereka rewel dengan laser ultracepat bertenaga tinggi.
Mengapa? Kurungan. Anda memasukkan cahaya ke dalam pandu gelombang mikroskopis kecil—pada dasarnya pipa mikroskopis untuk foton—dan cahaya mulai mengacaukan dirinya sendiri. Ini menjadi tidak stabil. Denyut nadinya pecah. Kekacauan pun terjadi.
Chip fotonik saat ini tidak dapat menangani intensitasnya. Fisika melawan.
Jadi para peneliti melakukan sesuatu yang tidak terduga. Mereka tidak mencoba memaksakan fisika dengan material baru atau filter yang rumit. Mereka melihat desain lama yang disebut osilator Mamyshev.
Itu dibuat oleh Pavel Mamyshev di Bell Labs. Itu sudah ketinggalan zaman. Diabaikan oleh kelompok fotonik terintegrasi selama bertahun-tahun. Ia bergantung pada arsitektur tertentu: pandu gelombang nonlinier yang diapit di antara dua filter optik.
Inilah keindahannya. Pulsa intensitas tinggi memperluas rentang warnanya. Mereka melewati filter. Cahaya redup—hal-hal yang menyebabkan kebisingan dan destabilisasi? Diblokir. Ini adalah penjaga gerbang bawaan. Hasilnya adalah pulsa yang bersih dan berdaya tinggi tanpa komponen ekstra besar yang biasanya diperlukan untuk menstabilkannya.
Keajaiban Kepala Korek Api
Rongga laser itu sendiri secara fisik masih panjang—sekitar 16,5 inci. Anda tidak dapat melipat kabel serat optik tanpa merusak sinyal atau membuat berantakan.
Tapi pada chip fotonik? Anda cukup menggoreskan jalur dalam bentuk spiral. Itu terlipat dengan sendirinya.
Jejak terakhir? Seukuran kepala korek api.
Ini merupakan keuntungan besar bagi kepadatan. Dibutuhkan 147 femtodetik—147 kuadriliun detik—untuk menyala. Dalam sekejap, ia menghasilkan 1,05 nano joule. Energi yang cukup untuk bersaing dengan sistem yang menempati seluruh meja di laboratorium yang mahal.
Dan kemudian ada biayanya.
Laser ultracepat standar adalah laser yang mahal. Langka. Rumit untuk disejajarkan. Namun chip baru ini berbasis silikon. Artinya, ia diproduksi persis seperti CPU di ponsel Anda. Anda menjalankan wafer, dan poof —lebih dari seribu rongga laser dalam satu batch.
Skala ekonomi mulai berlaku. Harga pun anjlok. Aksesibilitas meroket.
Bagaimana Sekarang?
Ke mana perginya kelompok-kelompok kecil ini? Ke mana pun mereka saat ini terlalu besar untuk pergi.
Bayangkan alat diagnostik genggam. Seorang dokter dapat memiliki pencitraan medis tingkat lanjut di sakunya, bukan di ruangan terpisah yang dilapisi timah. Pikirkan spektrometer portabel untuk mendeteksi polutan di sungai atau ladang, tanpa memerlukan mobil van yang penuh peralatan.
Atau jam atom yang lebih baik. Sistem navigasi yang lebih kecil. Komunikasi optik lebih cepat.
Teknologinya ada di sini. Ini berhasil. Harganya cukup murah untuk dibuat dan cukup kecil untuk dibawa. Era laser ultracepat desktop telah berakhir.
Ini hanyalah pertanyaan di mana kita menempatkannya selanjutnya.
