Создан самый маленький лазер, работающий в синем диапазоне
Исследователи из России разработали пока самый маленький в мире лазер, способный вырабатывать излучение в синей части спектра, от 400 до 500 нанометров, и сопоставимый по размерам с вирусными частицами. Данная разработка открывает дорогу для создания новых технологий биомедицинской визуализации и оптического хранения данных, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Разработанный нанолазер представляет огромный интерес для создания таких устройств, как сверхкомпактные источники оптического сигнала, которые могут быть востребованы для оптических вычислений на чипе. Также их можно использовать в качестве фотонных ускорителей для электронных процессоров в системах искусственного интеллекта», — говорится в сообщении.
Как отмечают разработчики этого прибора, группа российских физиков под руководством профессора Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Сергея Макарова, в последние годы ученые со всего мира активно работают над миниатюризацией лазерных излучателей и уменьшением их до таких размеров, которые позволили бы встроить их внутрь интегральных схем и других компактных устройств.
Решить эту задачу очень сложно для многих типов лазеров в силу законов оптики, из-за которых уменьшение размеров излучателя до наноразмерных масштабов приводит к резкому снижению их эффективности. Эта проблема была в недавнем прошлом решена для лазеров в красной, зеленой и ультрафиолетовой части спектра, однако для синих лазеров подобное решение не было найдено до настоящего времени, что мешало созданию лазерных дисплеев сверхвысокого разрешения, очков виртуальной реальности и других продвинутых устройств.
Рекордно маленький лазер
Физики выяснили, что эту проблему можно решить при помощи кубообразных нанокристаллов, похожих по структуре на природный минерал перовскит, который обладает оптимальными свойствами для использования в качестве рабочего тела лазера. Ученым удалось вырастить кристаллы из перовскита длиной, шириной и высотой всего в 150-190 нанометров и прикрепить их к особой серебряной подложке, усиливающей генерацию излучения внутри минерала.
Проведенные учеными опыты и расчеты показали, что созданный ими перовскитный «кубик» формирует лазерное излучение необычным образом, в результате появления внутри него квазичастиц-поляритонов. Как отметил профессор Макаров, поляритонные лазеры требуют гораздо меньше энергии для работы, чем традиционные источники лазерного излучения, что и позволило ученым создать рекордно компактный нанолазер, который не требует сверхвысоких интенсивностей подводимой накачки для своей работы.
Текущая версия этого лазера, как отмечают физики, пока работает только при сверхнизких температурах окружающей среды, порядка 193 градусов Цельсия, что ограничивает ее применение на практике. Тем не менее, ученые уверены в том, что последующие опыты с перовскитными нанокристаллами помогут им преодолеть это ограничение. Это откроет дорогу для внедрения синих лазеров в электронику и большое число устройств.
