211service.com
Kambario temperatūros mikrolazeriai
Mokslininkai sukūrė mažiausią visų laikų lazerį, galintį veikti kambario temperatūroje. Prietaisas yra mažesnis nei vienu kubiniu mikronu – mažesnis už jo skleidžiamos šviesos bangos ilgį. Tai pirmasis subbangos ilgio lazeris, kuriam nereikia kriogeninio aušinimo.
Lazerio tikslumas: Absolventas Olesya Bondarenko apžiūri purškimo įrankį, naudojamą aliuminio sluoksniui užtepti ant subbangos ilgio mikrolazerių.
Yeshaiahu Fainman , Ultrafast and Nanoscale Optics Group iš Kalifornijos universiteto San Diege, vadovavęs darbui, sako, kad turėtų būti įmanoma supakuoti mikrolazerius arti vienas kito, netrukdant tarp įrenginių. Tai atveria kelią, be kita ko, greitesniems optinio ryšio įrenginiams, kurie tankiuose matricose naudoja subbangos ilgio lazerius.
Tyrėjai modifikavo tai, kas žinoma kaip mikrodiskinis lazeris. Šio tipo lazeriuose mikroskopinis diskas, kuriame yra skirtingų medžiagų, optiškai pumpuojamas didesniu lazeriu. Tai skatina jo puslaidininkinį šerdį skleisti šviesą, kuri prieš išleidžiant atsimuša aplink disko kraštus. Pridėjus metalo į šį diską, lazeris gali neveikti taip, kad trukdytų kitiems netoliese esantiems įrenginiams. Tačiau tai sumažina lazerio efektyvumą ir iki šiol vienintelis būdas neutralizuoti šį našumo sumažėjimą buvo jį kriogeniniu būdu atvėsinti iki maždaug 77 laipsnių Kelvino (-196 laipsnių Celsijaus) naudojant skystą azotą, o tai toli gražu nepraktiška.
Fainmanas kartu su postdoc Maziar Nezhad ir kitais UCSD kolegomis rado paprastesnį būdą pagerinti savo lazerio efektyvumą ir pašalinti aušinimo poreikį. Jie pridėjo silicio dioksido sluoksnį, o po to aliuminio sluoksnį aplink lazerio ertmę, pagamintą iš indžio galio arsenido fosfido. Išorinis metalinis sluoksnis veikia kaip skydas, izoliuojantis lazerį nuo kitų prietaisų ir veikiantis kaip labai efektyvus šilumos šalintuvas. Silicio sluoksnis neleidžia metalui sumažinti bendro lazerių efektyvumo.
Aliuminis buvo pasirinktas, nes dėl jo optinių savybių jis puikiai atspindi. Tačiau raktas į tai, kad jis veiktų, yra tiksliai kontroliuoti silicio sluoksnio, skiriančio metalą nuo puslaidininkio šerdies, storį, sako Fainmanas. Jei sluoksnis yra per plonas, metalinis ekranas per stipriai sąveikaus su optiniu lauku, todėl bus dideli nuostoliai.
Tai labai jaudinantis darbas ir įveda svarbios pažangos naujoje nanolazerių srityje, sako Naomi Halas, Stanley C. Moore elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorė Rice universitete ir universiteto nanofotonikos laboratorijos direktorė. Naudojant metalinius sluoksnius ir sumanias dizaino geometrijas, ši grupė galėjo pradėti tobulinti šias struktūras, kurios padidins šių įrenginių naudojimą ryšių sistemose.
Straipsnyje, paskelbtame žurnale Gamtos fotonika UCSD grupė rodo, kad jos lazeris kambario temperatūroje gali sukurti 1,43 mikrono bangos ilgio emisijas. Grupė gavo finansavimą iš Nacionalinio mokslo fondo ir DARPA Nano skalės architektūros nuosekliems hiperoptiniams šaltiniams programa.
Teoriškai lazerio efektyvumą būtų galima dar labiau pagerinti naudojant kitus metalus, kurių optinės savybės yra dar palankesnės, pavyzdžiui, sidabrą ar auksą, sako Fainmanas.
Didesnis iššūkis yra rasti būdą, kaip lazerius būtų galima visiškai integruoti į optoelektroninius įrenginius, sudėtingą optinį siurblį pakeičiant elektriniu. Elektrinis siurbimas būtų labiau pageidautinas, nes jis yra daug efektyvesnis, sako Richardas De La Rue , optoelektronikos profesorius Glazgo universitete, JK.
Be didelės spartos ryšio, subbangos ilgio lazeriai galėtų būti pritaikyti biomedicininiam vaizdavimui ir artimojo lauko optinei mikroskopijai, sako Fainmanas. Pastaruoju atveju kyla sunkumų mechaniškai nuskaitant lazerius per paviršių, sako jis, todėl tikslas būtų sukurti šviesos šaltinių masyvą, kuris būtų nuskaitomas elektra, o ne mechaniškai.
Halas sako, kad darbas taip pat yra moksliškai svarbus. Jie naudoja režimą, kai ertmės dizainas gali pakeisti stiprinimo terpės savybes, o tai iš tikrųjų įveda visiškai naują būdą galvoti apie lazerius, sako ji.