Физики выяснили, как создавать лазеры размером с бактерию



Фото:
tsarcyanide/Instagram


Комментарии

Русские ученые обусловили, в каких критериях излучение нанолазеров становится по-настоящему лазерным. До этого для таковых источников излучения нереально было отличить режимы работы. Исследование поможет высчитать и потом сделать лазеры размером с бактерию. Работа размещена в журнальчике Optics Express.
Сейчас лазеры употребляются везде, от бытовых устройств до медицины и телекоммуникации. Пару лет вспять был сотворен новейший тип лазеров — нанолазеры. По собственному устройству они похожи на обыденные полупроводниковые источники излучения, которые известны достаточно издавна. Отличие состоит в том, что резонатор нанолазеров имеет рекордно мелкие размеры: порядка длины волны света, который испускает устройство. Так как такие структуры в большей степени делают излучение в видимом и ближнем инфракрасном спектре, их размеры составляют около 1 микрометра. Уже в не далеком будущем эти устройства станут частью интегральных оптических схем, которые дозволят на порядки убыстрить производительность микропроцессоров и графических адаптеров при подмене части железных межсоединений на оптические. Не считая того, это обязано привести к уменьшению энергопотребления компов — аналогично тому, как подмена проводных линий передачи данных на оптоволоконные дозволила убыстрить веб и повысить энергоэффективность.

Чтоб некий источник излучения можно было именовать лазером, нужно, чтоб он соответствовал ряду требований, главным из которых является когерентность — одинаковость частоты и разности фаз излучения во времени. С когерентностью соединено другое ключевое свойство лазеров — наличие порога генерации. При токах накачки ниже порогового значения излучение лазера в основном спонтанное, а его характеристики ничем не различаются от излучения светодиодов. По достижении порогового тока, характеристики излучения изменяются, оно становится когерентным. У обыденных лазеров при этом диапазон излучения становится узеньким и резко растет выходная мощность.
Почти все нанолазеры ведут себя буквально так же, как и обыденные макроскопические: у их существует пороговый ток. Но есть и нанолазеры, у которых нереально отыскать порог генерации. Такие нанолазеры окрестили «беспороговыми». Возникает неувязка: как найти, когда излучение становится лазерным, то есть когерентным?
Русские ученые разработали способ определения степени когерентности излучения нанолазера по его главным характеристикам. Это дозволяет избежать на техническом уровне сложных измерений. Они установили, что даже «беспороговый» нанолазер имеет полностью определенный пороговый ток, выше которого излучение становится когерентным. Наиболее того, эту величину можно отыскать у хоть какого нанолазера, при этом он никак не связан ни с чертами выходной свойства, ни с уменьшением ширины диапазона излучения нанолазера.
«С точки зрения широкого круга физиков, полупроводниковый нанолазер — это обычный лазер, лишь малеханького размера. Но, изучая когерентность таковых нанолазеровов, мы узнали, что эти устройства на базовом уровне имеют весьма не достаточно общего с обыкновенными, макроскопическими лазерами», — отмечает Андрей Вишневый.

Результаты работы дозволят заблаговременно предсказать, когда излучение нанолазера хоть какой конструкции становится когерентным. Это поможет создать и употреблять удобные наноразмерные источники когерентного излучения.

Физики выяснили, как создавать лазеры размером с бактерию