Российские ученые создали самый миниатюрный в мире лазер, который генерирует излучение в синей области спектра – от 400 до 500 нанометров. По размерам он сопоставим с вирусными частицами. Это открывает новые перспективы для биомедицинской визуализации и оптического хранения данных.
В Центре научной коммуникации МФТИ рассказывают, что такой нанолазер имеет огромный потенциал для разработки сверхкомпактных источников оптического сигнала. Эти устройства могут найти применение в оптических вычислениях на чипе и фотонных ускорителях для электронных процессоров в системах искусственного интеллекта.
Петербургские физики под руководством профессора Университета ИТМО Сергея Макарова в последние годы активно работают над миниатюризацией лазерных излучателей. Их цель – уменьшить размеры лазеров настолько, чтобы их можно было интегрировать в компактные устройства, включая интегральные схемы.
Эта задача оказалась чрезвычайно сложной для многих типов лазеров из-за ограничений оптики. При уменьшении размеров излучателя до наномасштаба их эффективность резко падает. В недавнем прошлом эту проблему удалось решить для лазеров в красной, зеленой и ультрафиолетовой частях спектра. Однако для синих лазеров до сих пор не найдено эффективного решения, что препятствует созданию дисплеев сверхвысокого разрешения, очков виртуальной реальности и других передовых устройств.
Физики обнаружили, что проблему можно решить с помощью кубообразных нанокристаллов, структура которых аналогична природному минералу перовскиту, обладающему оптимальными свойствами для использования в лазерах. Ученым удалось вырастить кристаллы перовскита размером 150‑190 нанометров по всем направлениям и прикрепить их к специальной серебряной подложке, которая усиливает генерацию излучения внутри минерала.
Эксперименты и расчеты показали, что эти перовскитные «кубики» создают лазерное излучение необычным способом благодаря появлению внутри них квазичастиц – поляритонов. По словам профессора Макарова, поляритонные лазеры потребляют гораздо меньше энергии по сравнению с традиционными источниками лазерного излучения. Это позволило ученым создать компактный нанолазер, функционирующий при низких интенсивностях накачки.
Новая модель лазера функционирует исключительно при экстремально низких температурах, достигающих примерно 193 градусов Цельсия. Это существенно сужает возможности его использования в реальных условиях. Однако специалисты полагают, что дальнейшие исследования с перовскитными нанокристаллами позволят устранить этот недостаток. Такое достижение откроет перспективы для применения синих лазеров в электронике и разнообразных технических устройствах.
Источник: ТАСС
распечатать статью