Впервые изготовлен сверхкомпактный наноразмерный лазер

Микромасштабные лазеры широко используются в устройствах, таких как CD и DVD-плееры. Сейчас оптические инженеры разрабатывают наноразмерные лазеры —настолько маленькие, что их невозможно увидеть человеческим глазом.

Перспективным методом является использование массивов крошечных структур из полупроводников с высоким показателем преломления. Такие структуры действуют как крошечные антенны, резонирующие на определенных длинах волн. Тем не менее, было сложно использовать их для создания специальной полости – сердце лазера, где свет подпрыгивает, усиливаясь.

Теперь исследователи Арсений Кузнецов, Сон Тун Ха, Рамон Домингес и их коллеги из ASTAR Institute of Materials Research and Engineering преодолели эту проблему, используя очень необычный тип “стоячей” волны, которая остается в одном месте, несмотря на сосуществование с непрерывным спектром излучающих волн, которые могут транспортировать энергию. Впервые предсказанная квантовой механикой, эта волна была экспериментально продемонстрирована в оптике около десяти лет назад.

В изобретении был элемент интуитивной прозорливости. “Изначально мы планировали создать именно на основе дифракционных резонансов в решетке, – вспоминает Арсений Кузнецов. “Но после изготовления образцов и их тестирования мы обнаружили это сильное усиление на другой длине волны от ожидаемого. Когда мы вернулись назад и сделали дальнейшие моделирования и анализ, мы поняли, что мы создали эти специальные волны.”

Демонстрация является кульминацией пятилетних исследований команды ученых. Это была гонка на время, так как другие группы также работали над созданием активных наноантенн, отмечает Кузнецов. “До сих пор генерация не была реализована в структурах наноантенны”, – говорит он. “Так что это большой шаг для диэлектрических наноантенн.”

Их лазер также имеет преимущества над другими видами миниатюрных лазеров. Во первых, направление узкого, четкого луча можно легко контролировать – эта маневренность часто необходима в применениях прибора. Кроме того, поскольку наноцилиндры довольно редко распределены, лазер является высокопрозрачным, что выгодно для многослойных устройств, которые содержат другие оптические компоненты.

В настоящее время команда работает над разработкой лазеров, которые могут возбуждаться электрически, а не светом, как в настоящем исследовании, что станет крупным шагом в направлении реализации коммерческих нанолазеров.


Son Tung Ha et al. Directional lasing in resonant semiconductor nanoantenna arrays, Nature Nanotechnology (2018). DOI: 10.1038/s41565-018-0245-5 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос
Рейтинг

Подписывайтесь на наш новый канал в и наши каналы в соц.сетях
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: