Нанолазеры скоро станут реальностью

Ученые и инженеры из Китая, США и Тайваня сконструировали и испытали плазмонный нанолазер. Уменьшая постепенно размеры обычных полупроводниковых лазеров, имеющих диэлектрический оптический резонатор, ученые смогли достичь невероятного дифракционного предела. Его формула - ~(λ/2n)3, где n является показателем преломления. Ученые использовали явление возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов для преодоления этого предела. Плазмон-поляритоны - это электро-магнитные волны, возникающих как раз на границе между металлом и диэлектрика, сообщает meganauka.com

Скорость этих волн уступает скорости света, поэтому по сравнению с излучением той же частоты длина волны уменьшается. Серебро считается одним из лучших материалов, подходящего для создания таких резонаторов в ближней инфракрасной и оптической областях – но реализовать его потенциал мешало то, что ученые использовали поликристаллические зернистые серебряные пленки. Дело в том, что межзеренные границы приводят к тому, что поляритоны рассеиваются, отсюда порог лазерной генерации был неоправданно высок. 

Для того чтобы исправить данный недостаток, исследователи использовали несложную двухэтапную методику для синтеза серебряной пленки.

Первый этап заключается в осаждении температуры на уровне 90 градусов по Кельвину – таким образом, серебро образует нанокластеры. Они сглаживаются в комнатных условиях во время отжига, в результате чего итоговый образец имеет атомарно гладкую поверхность. На втором этапе для конструкции лазера используется наностержень из нитрида галлия. Его длина составляет 480 нанометров, внутренний объем заполнен нитридом индия-галлия, который является, в свою очередь, активной средой. Между стержнем с четко очерченными гранями и пленкой создается резонатор с малыми потерями. Новый лазер станет важнейшим элементом нашего будущего и будет использоваться для интегральных оптических микросхем.