Полупроводниковый лазер генерирует единственную длину волны на любой мощности

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

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Пыльцевая буря накрыла центр России: что это и как защититься аллергикам
Наука
3400-летние артефакты загадочного племени нашли на вершине потухшего вулкана в Венгрии
Наука
На 3D-принтере напечатали электрод, который работает эффективнее ЭЭГ
Наука
Древесная стружка и ветки: открыт необычный способ мумификации с удивительной эффективностью
Наука
Физики MIT наблюдали квантовые взаимодействия между атомами
Наука
В Перми предложили способ очистки побережья от последствий разлива нефти
Наука
«Уэбб» заглянул сквозь дымку, окутывающую популярные и загадочные экзопланеты
Космос
Хирурги впервые удалили опухоль позвоночника через глазницу
Наука
Не только в небе: птерозавры ходили бок о бок с динозаврами, выяснили ученые
Наука
Синтезирована молекула, «которая может заменить кремний в микроэлектронике»
Наука
Меньше вспышек, больше бурь: ученые рассказали об активности Солнца в первые месяцы года
Космос
Находка на Кавказе опровергает теории о примитивности неандертальцев
Наука
Астрономы раскрыли тайну магнитаров: эти звезды заполняют Вселенную золотом
Космос
Антидот от 13 ядовитых змей получили из крови донора, которого укусили 856 раз
Наука
Телескоп «Чандра» наблюдал причину «перелома кости» в центре Млечного Пути
Космос
Оптический транзистор разогнали до 240 ГГц: это основа для компьютеров нового поколения
Новости
Google бросает вызов ChatGPT: в поисковике появилась вкладка с ИИ
Новости
Посмотрите, как рождаются планеты: опубликованы самые четкие изображения в истории
Космос
Рыбы в виртуальной реальности обучают роботов двигаться косяками
Новости
У мертвой звезды нашли самую холодную из известных планет
Космос