Екип от японски учени от университета в Киото е разработил технология за мащабиране на фотонно-кристални лазери с повърхностно излъчване (PCSEL). Експерименталният полупроводников елемент е осигурил лазерна мощност от 50 W или до 10 пъти повече от досегашните постижения. Това вече е достатъчно, за да използването на такива лазери в металообработката, което ще направи по-лесно и по-евтино изграждането на металорежещи лазерни машини и поточни линии.

Днес в металообработката се използват фибро- или газови лазери, което прави оборудването обемисто, зле контролирано и скъпо. Ако за тази цел се използват полупроводникови лазерни диоди, оборудването може да стане значително по-евтино и по-компактно. Също толкова важно е и лесното управление на полупроводниковия лазер – рязането с него показва чудеса от гледна точка на гъвкавостта.

Досега лазерите, базирани на фотонни кристали PCSEL, се произвеждаха като лазери с относително ниска мощност и площ на излъчващата повърхност само до 1 mm. По принцип структурата на такъв лазер включва полупроводников лист с равномерно подредени нанометрови отвори. Тази структура потиска нежеланите колебания чрез пречупване и отразяване на светлината и усилва необходимите колебания, за да се образува кохерентен сноп фотони под формата на лазерен лъч от сравнително голяма излъчваща повърхност. Съществуват две пречки за получаване на по-мощен лазер с излъчване от по-голяма повърхност на кристала: нарастващата топлина в обема на полупроводника, която срива всички настройки и загубата на фокуса.

След дългогодишни изследвания японците успяха да подберат правилното разположение на отворите в полупроводника, така че светлината от по-голямата площ да остане кохерентна и да не губи фокус. Проблемът с терморегулацията също е решен. За целта към полупроводниковия лист са добавени равномерни овални отвори, като формата и размерът им са внимателно контролирани. Резултатът е PCSEL лазер с размери 3 mm, което е десет пъти повече от предишните проекти. Учените уверяват, че този подход ще даде възможност за създаването на PCSEL лазери с размер до 10 мм, а след време ще бъде произведен полупроводников лазер с мощност от един мегават.

И накрая, съвременните PCSEL лазери се изработват чрез електроннолъчева литография, при която шаблонът върху полупроводниковия субстрат се създава от преминаващ през него електронен лъч. Телевизорите и мониторите с електронно-лъчеви тръби използват същия принцип. Този процес е много прецизен, но бавен. За изработването на PCSEL с голяма площ японците предлагат процес на нанопринтиране, който е целесъобразен за производството на правилни структури. Те изработват матрица и след това я използват, за да правят отпечатъци върху силициевата пластина (върху фоторезист) – елементарно щамповане само че в нано-мащаб. Японските компании са специализирани само в този вид отпечатване на полупроводници.