Der er lavet en ultrakompakt laser ved hjælp af nanoskala halvlederkolonner

En lille laser omfattende en vifte af nanoskala halvledercylindre (se billede) er lavet af et all-A*STAR-team. Det er første gang, at lasning er opnået i ikke-metalliske nanostrukturer, og det lover at føre til miniaturelasere, der kan bruges i en lang række optoelektroniske enheder.

Mikroskala -lasere bruges i vid udstrækning i enheder såsom cd- og dvd -afspillere. Nu, optiske ingeniører udvikler nanoskala lasere - så små, at de ikke kan ses af det menneskelige øje.

En lovende metode er at bruge arrays af bittesmå strukturer fremstillet af halvledere med et højt brydningsindeks. Sådanne strukturer fungerer som små antenner, resonerer ved bestemte bølgelængder. Imidlertid, det har været udfordrende at bruge dem til at konstruere et hulrum - hjertet i en laser, hvor lyset hopper rundt, mens det forstærkes.

Nu, Arseniy Kuznetsov, Søn Tung Ha, Ramón Paniagua-Domínguez, og deres kolleger ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering har overvundet dette problem ved at udnytte en meget usædvanlig form for stående bølge, der forbliver på ét sted på trods af, at de eksisterer sammen med et kontinuerligt spektrum af strålende bølger, der kan transportere energi væk. Først forudsagt af kvantemekanik, denne bølge blev demonstreret eksperimentelt i optik for omkring et årti siden.

Der var et element af serendipitet i opfindelsen. "Vi planlagde oprindeligt at lave en laser, der bare var baseret på de diffraktive resonanser i arrayet, "husker Kuznetsov." Men efter at have fremstillet prøver og testet dem, vi opdagede denne stærke forbedring ved en anden bølgelængde end forventet. Da vi gik tilbage og lavede yderligere simuleringer og analyser, vi indså, at vi havde skabt disse særlige bølger. "

Demonstrationen er kulminationen på fem års forskning af teamet. Det var et løb mod tiden, da andre grupper også arbejdede på at udvikle aktive nanoantenner, Kuznetsov noter. "Indtil nu, lasning er ikke blevet realiseret i nanoantenna strukturer, "siger han." Så det er et stort skridt for det dielektriske nanoantenna -samfund. "

Deres laser har også fordele i forhold til andre former for miniaturelasere. For det første, retningen af ​​dens smalle, veldefineret stråle kan let styres-denne manøvredygtighed er ofte nødvendig i apparatapplikationer. Også, fordi nanocylindrene er ret tyndt fordelt, laseren er meget gennemsigtig, hvilket er fordelagtigt for flerlags -enheder, der indeholder andre optiske komponenter.

Teamet arbejder nu på at udvikle lasere, der kan spændes elektrisk, snarere end ved lys som i denne undersøgelse, hvilket ville være et stort fremskridt i retning af at realisere kommercielle nanolasere.