Сконструирован полупроводниковый лазер сверхмалых размеров
Несколько исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США) и Пекинского университета (Китай) создала лазер, излучение которого фокусируется в области размером 5 нм.
Структура «гибридного плазмонного волновода»
Как мы знаем, минимальный диаметр пучка лазерного излучения ограничивается так называемым дифракционным пределом (половиной длины волны излучения). Сравнительно не так давно эксперты узнали, что применение квазичастиц — поверхностных плазмон-поляритонов, каковые появляются при сотрудничестве коллективных колебаний и фотонов электронного газа на границе раздела сред (поверхностных плазмонов), — разрешает преодолеть это препятствие. Но попытки применения поляритонов на практике не имели успеха, потому, что квазичастицы «исчезали» практически сразу после возбуждения (сказывалось влияние сопротивления металлов).
Авторы разглядываемой работы нашли метод ответа данной неприятности: они расположили полупроводниковую нанопроволоку из сульфида кадмия на серебряной подложке, отделив их друг от друга посредством изолирующего слоя фторида магния толщиной всего 5 нм. «Нанопроволока в один момент делает функции усилителя и «удерживает» излучение в узкой изолирующей области», — говорит один из участников изучения Руперт Оултон (Rupert Oulton). Диэлектрический слой разрешает заметно расширить время существования поляритонов; при облучении нанопроволоки структура (ученые назвали ее «гибридным плазмонным волноводом»), как продемонстрировали опыты, генерирует лазерное излучение.
Господин Оултон выделяет, что при создании лазера нового типа употреблялся простой полупроводниковый материал, исходя из этого наладить массовое производство таких устройств будет достаточно легко. В скором времени ученые собираются модифицировать предложенную конструкцию так, дабы для образования плазмонов возможно было применять не внешнее излучение, а электрический ток. «Я думаю, это не неприятность, — заключает Руперт Оултон. — Оптическая накачка куда менее действенна, нежели электрическая; самое сложное уже сзади».
Отметим, что всего 14 дней назад вторая научная несколько заявила о создании наноразмерного лазера, функционирующего по схожему принципу.
Характеристики устройства (диаметр нанопроволоки d = 112 нм, протяженность — 33,7 мкм). На графике сверху представлен спектр излучения лазера при различных мощностях накачки. На нижнем графике серым выделена область перехода к генерации лазерного излучения.