Standfordi ülikooli teadlane Jennifer Knall on esimene inimene, kes leidis viisi, kuidas töötada välja ränidioksiidkiust valmistatud isejahtuv laser. See avastus võimaldab tulevikus koguda erinevate füüsikaliste parameetrite ülitäpseid mõõtmisi ja toota laseripõhiseid seadmeid, millega edastada teavet väga pika vahemaa tagant.  

Knalli avastus võimaldab kasutada kõige tavalisemat tüüpi laserkiudu ehk ränidioksiidi (maakoores levinud tahke keemiline ühend, mis esineb tahkel kujul)ilma seda väliselt jahutamata ja toota erakordselt puhta ja stabiilse sagedusega laseripõhiseid seadmeid.

Laserid on erilised just nende poolt toodetud valguse intensiivsuse ja ühevärvilisuse poolest. Kiudpõhised laserid muudavad kaootilise, spektraalselt laia valguse ülipuhtaks ühevärviliseks valguseks. Ränidioksiidkiudusid kasutatakse seetõttu, et see jahtub ise ning annab kõige puhtama laservalguse.

Laservalguse tootmise käigus kuumenevad kiudpõhised laserid (nagu kõik laserid) tavaliselt soovimatutel viisidel. See protsess tekitab soojust, mis halvendab valgussignaali kvaliteeti, kuid isejahutatud kiudude kasutamine kõrvaldaks selle probleemi.

Aastatepikkune katsetamine   

Teadlased on aastaid püüdnud leida ränidioksiidi kiudaineid, mis jahutaks end infrapunalaseriga ergastatuna, kuid senised katsed on ebaõnnestunud. 

Olles teinud ränidioksiidkiududega paar katset, millest selgus, et laserkiirega pumbates ei toimu jahutamist, otsustas Stanfordi teadlane Jennifer Knallil katset korrata, kasutades seekord väiksema energiaga valgust. 

Energia erinevus oli väga väike, kuid see muutis kõike – kui Knall vaatas temperatuuri mõõtmise graafikut, oli sealt näha, et toimunud on temperatuuri langus, mida on vaja katse edukaks sooritamiseks. 

Seega tegi teadlane tegi ta mõõtmise ümber veel kuus korda, millest selgus, et kukkumine oli järjekindel ja nii sai Knallist esimene inimene, kes oli tunnistajaks ränidioksiidkiududele, mis muutus valguse eritamisel külmemaks, mitte kuumaks. 

Isejahtuva ränidioksiidkiudlaseri temperatuur ei kõigu, mistõttu nende kiiratava valguse sagedus ja võimsus on aja jooksul stabiilsemad kui välise jahutusega laserid. Selle tulemusel eraldub valguse ühtlasem värv või lainepikkus.

Miks on sellist laserit vaja?

Lähitulevikus võib Knalli avastatud ränidioksiidkiud osutuda äärmiselt väärtuslikuks väikese energiakasutusega teadusrakenduste jaoks, mille eesmärk on koguda füüsikaliste parameetrite, nagu kiirendus, akustilised lained või pinge, ülitäpsed mõõtmisi. 

Isejahtuvat laserit saab kasutada ka näiteks täiustatud kiudvõimendite loomiseks – seadmed, mis võimendavad neid läbivaid valgusignaale ja on olulised optilistele signaalidele kodeeritud teabe transportimisel väga pikkade vahemaade tagant.