Ученые создали лазер с не повторяющимся внутренним узором
Скрытый внутри полупроводника диэлектрический узор позволил лазеру работать при комнатной температуре и излучать свет в одном режиме. Технология дает инженерам больше свободы при проектировании лазеров с заданными свойствами.
МОСКВА, 17 августа /Новости науки/. Инженеры создали в США полупроводниковый лазер с квазипериодической структурой. Прототип заработал при комнатной температуре, Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Обычные фотонно-кристаллические лазеры содержат строго повторяющийся микроскопический узор. Его геометрия определяет свойства устройства, но одновременно ограничивает выбор форм и размеров. Квазипериодический рисунок также подчиняется определенному порядку, однако не повторяется через одинаковые промежутки. Благодаря этому разработчики могут точнее управлять прохождением света внутри лазера.
«Мы показали, что непериодический узор дает больше свободы при настройке структуры», — рассказала один из авторов разработки Эрин Рафтери.
Для изготовления устройства исследователи нанесли на подложку узор из диоксида кремния, а затем закрыли его выращенным сверху полупроводниковым материалом. В результате диэлектрическая структура оказалась полностью погружена внутрь полупроводника. Размер отдельных элементов узора составлял менее одного микрометра.
Во время испытаний лазер с оптической накачкой излучал свет на длине волны около 1,5 микрометра — в ближнем инфракрасном диапазоне. Он работал при комнатной температуре и создавал одномодовое излучение, то есть свет с одной преобладающей пространственной структурой.
Новая платформа позволяет размещать на одной подложке структуры с разной геометрией. По мнению разработчиков, в будущем это может упростить создание более надежных и производительных лазеров для аэрокосмической техники, систем связи и других устройств, где важны мощность и качество луча.
Пока ученые продемонстрировали только физический принцип: экспериментальный образец возбуждался внешним источником света. Следующим этапом станет создание лазерного диода с электрической накачкой, пригодного для практического применения. Первую версию платформы со скрытым периодическим диэлектрическим узором команда представила в 2025 году.
Обычные фотонно-кристаллические лазеры содержат строго повторяющийся микроскопический узор. Его геометрия определяет свойства устройства, но одновременно ограничивает выбор форм и размеров. Квазипериодический рисунок также подчиняется определенному порядку, однако не повторяется через одинаковые промежутки. Благодаря этому разработчики могут точнее управлять прохождением света внутри лазера.
«Мы показали, что непериодический узор дает больше свободы при настройке структуры», — рассказала один из авторов разработки Эрин Рафтери.
Для изготовления устройства исследователи нанесли на подложку узор из диоксида кремния, а затем закрыли его выращенным сверху полупроводниковым материалом. В результате диэлектрическая структура оказалась полностью погружена внутрь полупроводника. Размер отдельных элементов узора составлял менее одного микрометра.
Во время испытаний лазер с оптической накачкой излучал свет на длине волны около 1,5 микрометра — в ближнем инфракрасном диапазоне. Он работал при комнатной температуре и создавал одномодовое излучение, то есть свет с одной преобладающей пространственной структурой.
Новая платформа позволяет размещать на одной подложке структуры с разной геометрией. По мнению разработчиков, в будущем это может упростить создание более надежных и производительных лазеров для аэрокосмической техники, систем связи и других устройств, где важны мощность и качество луча.
Пока ученые продемонстрировали только физический принцип: экспериментальный образец возбуждался внешним источником света. Следующим этапом станет создание лазерного диода с электрической накачкой, пригодного для практического применения. Первую версию платформы со скрытым периодическим диэлектрическим узором команда представила в 2025 году.
