Полупроводниковый лазер генерирует единственную длину волны на любой мощности
Новости 29 июня 2022

Полупроводниковый лазер генерирует единственную длину волны на любой мощности

Далее

Инженеры создали новый тип полупроводникового лазера. Устройство, описанное в статье в Nature, легко масштабировать. При увеличении мощности излучения и размера резонатора сохраняется одночастотное излучение.

Исследователи использовали перфорированную полупроводниковую мембрану в качестве масштабируемого лазерного резонатора. Пластинка с равномерно расположенными отверстиями одинакового размера излучает единственную длину волны.

Инженеры взяли в качестве основы устройства мембрану толщиной 200 нм из фосфида арсенида индия-галлия. Этот полупроводник используется в волоконной оптике и телекоммуникационных устройствах. Ученые выгравировали на пластине с помощью литографии множество отверстий фиксированного размера и формы, расположенных на одном расстоянии друг от друга.

Фотография поверхности резонатора. Источник: Kanté group, Berkeley Engineering

Уникальные свойства созданного резонатора основаны на расположении и размере отверстий, объясняют исследователи. Перфорация сделана таким образом, чтобы создать точки Дирака. Фаза света, распространяющегося из одной точки в другую, равна показателю преломления, умноженному на пройденное расстояние. Поскольку в точке Дирака показатель преломления равен нулю, свет, излучаемый из разных частей полупроводника, находится точно в фазе и, следовательно, оптически одинаков.

«В мембране в нашем исследовании было около 3 тыс. отверстий, но теоретически их могло быть миллион или миллиард, результат был бы таким же», — говорит соавтор исследования Валид Редджем.

Сингулярность точек Дирака формирует одночастотный луч. Источник: Kanté group, Berkeley Engineering

Исследователи отмечают, что увеличение размера и мощности одночастотного лазера было проблемой в оптике. Когерентный направленный свет с одной длиной волны начинает разрушаться по мере увеличения размера резонатора лазера. Стандартное решение — использование внешних механизмов, например, волноводов для усиления луча. Однако такой подход увеличивает размер прибора.

Новое устройство не требует дополнительных модификаций. Авторы разработки считают, что оно найдет широкое применения в оптических коммуникациях, технике и медицине.

Изображение обложки: Kanté group, Berkeley Engineering


Читать далее:

Космический зонд пролетел в 200 км от Меркурия. Посмотрите, что он увидел

В НАСА поняли, как искать жизнь на Марсе: эксперимент показал, где она может быть

Уникальный космоплан будет доставлять грузы на МКС. Он не похож на остальные