211service.com
Mikrolāzeri istabas temperatūrā
Zinātnieki ir izveidojuši mazāko lāzeru, kas spēj darboties istabas temperatūrā. Ierīce ir mazāka par vienu kubikmikronu — mazāka par tās izstarotās gaismas viļņa garumu. Tas ir pirmais zemviļņa garuma lāzers, kuram nav nepieciešama kriogēna dzesēšana.
Lāzera precizitāte: Maģistrantūras studente Oļesja Bondarenko pārbauda uzsmidzināšanas rīku, ko izmanto alumīnija slāņa uzklāšanai uz zemviļņa garuma mikrolāzeriem.
Ješajahu Fainmans , Ultrafast and Nanoscale Optics Group vadītājs Kalifornijas Universitātē Sandjego, kurš vadīja darbu, saka, ka vajadzētu būt iespējai iesaiņot mikrolāzerus cieši kopā bez traucējumiem starp ierīcēm. Tas paver ceļu, cita starpā, ātrākām optiskām sakaru ierīcēm, kas izmanto zemviļņa garuma lāzerus blīvos blokos.
Pētnieki pārveidoja to, kas pazīstams kā mikrodisku lāzers. Šāda veida lāzeros ar lielāku lāzeru optiski sūknē mikroskopisku disku, kas satur dažādus materiālus. Tas stimulē tā pusvadītāju kodolu izstarot gaismu, kas pirms atbrīvošanas atsitās ap diska malām. Metāla pievienošana šim diskam var novērst lāzera darbību, kas traucētu citām tuvumā esošām ierīcēm. Taču tas samazina lāzera efektivitāti, un līdz šim vienīgais veids, kā novērst šo veiktspējas zudumu, bija to kriogēniski atdzesēt līdz aptuveni 77 grādiem pēc Kelvina (-196 grādiem pēc Celsija), izmantojot šķidro slāpekli, kas nebūt nav praktiski.
Fainmans kopā ar postdoc Maziar Nezhad un citiem UCSD kolēģiem atrada vienkāršāku veidu, kā uzlabot lāzera efektivitāti un novērst nepieciešamību pēc dzesēšanas. Viņi pievienoja silīcija dioksīda slāni, kam sekoja alumīnija slānis ap lāzera dobumu, kas izgatavots no indija gallija arsenīda fosfīda. Ārējais metāla slānis darbojas kā vairogs, izolējot lāzeru no citām ierīcēm un darbojas kā ļoti efektīva siltuma izlietne. Silīcija dioksīda slānis neļauj metālam samazināt lāzera kopējo efektivitāti.
Alumīnijs tika izvēlēts, jo tā optiskās īpašības padara to ļoti atstarojošu. Bet galvenais, lai tas darbotos, ir precīzi kontrolēt silīcija dioksīda slāņa biezumu, kas atdala metālu no pusvadītāja kodola, saka Fainmans. Ja slānis ir pārāk plāns, metāla vairogs pārāk spēcīgi mijiedarbosies ar optisko lauku, radot lielus zudumus.
Šis ir ļoti aizraujošs darbs un ievieš svarīgus sasniegumus jaunajā nanolāzeru jomā, saka Naomi Halas, Stanley C. Moore elektrotehnikas un datortehnikas profesore Raisa Universitātē un Universitātes nanofotonikas laboratorijas direktore. Metāla slāņu un gudru dizaina ģeometriju izmantošana ir ļāvusi šai grupai sākt veidot šīs struktūras uzlabojumus, kas paplašinās šo ierīču izmantošanu sakaru sistēmās.
Rakstā, kas publicēts žurnālā Dabas fotonika UCSD grupa parāda, ka tās lāzers istabas temperatūrā var radīt emisijas ar viļņa garumu 1,43 mikroni. Grupa ir saņēmusi finansējumu no Nacionālā zinātnes fonda, kā arī DARPA Nanomēroga arhitektūras koherentiem hiperoptiskiem avotiem programma.
Teorētiski lāzera efektivitāti varētu vēl vairāk uzlabot, izmantojot citus metālus, kuriem ir vēl labvēlīgākas optiskās īpašības, piemēram, sudrabu vai zeltu, saka Fainmans.
Lielāks izaicinājums ir atrast veidu, kā lāzerus pilnībā integrēt optoelektroniskajās ierīcēs, nomainot sarežģīto optisko sūkni ar elektrisko. Elektriskā sūknēšana būtu vēlama, jo tā ir daudz efektīvāka, saka Ričards De La Rū , optoelektronikas profesors Glāzgovas Universitātē, Apvienotajā Karalistē.
Papildus ātrgaitas sakariem, zemviļņa garuma lāzeri varētu atrast pielietojumu biomedicīnas attēlveidošanā un tuvā lauka optiskajā mikroskopijā, saka Fainmans. Pēdējā gadījumā ir grūtības mehāniski skenēt lāzerus pāri virsmai, viņš saka, tāpēc mērķis būtu izveidot virkni gaismas avotu, kas tiktu skenēti elektriski, nevis mehāniski.
Halas saka, ka darbs ir arī zinātniski nozīmīgs. Viņi izmanto režīmu, kurā dobuma dizains var mainīt pastiprināšanas vides īpašības, kas faktiski ievieš pilnīgi jaunu veidu, kā domāt par lāzeriem, viņa saka.