Vor kurzem kündigte ein internationales Forscherteam, das von den Forschern von ITMO-Universität (Russland) geführt wurde an, dass es den kompaktesten Halbleiter-Laser der Welt in der sichtbaren hellen Strecke bei Zimmertemperatur entwickelt hat. Nach Ansicht des Autors des Forschungsteams, ist dieser Laser ein Nanoparticle mit einer Größe von nur 310 Nanometern (ungefähr 1/3000 eines Millimeters), die grünes zusammenhängendes Licht bei Zimmertemperatur erzeugen können und unter Verwendung eines optischen Standardmikroskops sogar mit bloßem Auge gesehen werden können.
Es ist wert, zu erwähnen, dass Wissenschaftler erfolgreich das grüne Teil des sichtbaren hellen Bandes überwunden haben. Der Hauptforscher dieses Artikels, Sergey Makarov, ein Professor in der Schule von Physik und von Technik von ITMO-Universität, sagte: „In den modernen lichtemittierenden Halbleitern, auf dem Gebiet, gibt es ein ‚Problem des grünen Abstandes‘. Der grüne Abstand bedeutet dass die Quantenausbeute von den herkömmlichen Halbleitermaterialien, die scharf in den Leuchtdiodetropfen des grünen Teils des Spektrums benutzt werden. Dieses Problem erschwert die Entwicklung von Raumtemperatur nanolasers, die von den herkömmlichen Halbleitermaterialien gemacht werden. “
Das ITMO-Hochschulforschungsteam wählte Perowskithalogenid als das Material für seinen Nano-Laser. Traditionelle Laser werden aus dem aktiven Medium von zwei Schlüsselelementen-ein verfasst, das zusammenhängende Erregung und Emission und ein optischer Resonator erlaubt, der Innere der Grenzelektromagnetischen Energie für eine lange Zeit hilft. Perowskit kann diese zwei Eigenschaften zur Verfügung stellen: eine bestimmte Form von Nanometer Partikeln kann als aktive Medien und Hochleistungsfähigkeits-Resonatore auftreten. Infolgedessen folgten die Wissenschaftler, mit, 310 Nanometer-groß Würfel-förmige Partikel zu produzieren, die, wenn sie durch Femtosekundelaser aufgeregt werden, Laserstrahlung bei Zimmertemperatur erzeugen pulsiert, kann.
Besagte Ekaterina Tiguntseva, ein Juniorforscher an ITMO-Universität und einer der Mitverfasser des Papiers. „Wir benutzen Femtosekundelaser pulsieren, um nanolasers zu pumpen. Wir bestrahlen lokalisierte nanoparticles, bis die Laser-Generationsschwelle einer spezifischen Pumpenintensität erreicht ist. Wir haben geprüft, dass dieses nanolaser innerhalb mindestens eine Million Erregungszyklen funktionieren kann. „Die Einzigartigkeit des nanolaser, das vom Forschungsteam entwickelt wird, ist nicht auf sein kleines begrenzt. Die eben entworfenen nanoparticles können die Energie der angeregten Emission auch effektiv begrenzen und genug hohe Verstärkung des elektromagnetischen Feldes für Laser-Generation zur Verfügung stellen.
Kirill Koshelev, ein Juniorforscher an ITMO-Universität und einer der Mitverfasser des Artikels, erklärten: „Die Idee ist, dass Laser-Generation ein Schwellenprozeß ist. Das heißt, verwenden Sie Laser-Impulse, um nanoparticles bei einer spezifischen ‚Schwellen‘ Intensität einer externen Lichtquelle aufzuregen. Die Partikel beginnen, Laser-Emission zu produzieren. Wenn Sie das Licht nicht auf eine gute genug Strecke begrenzen können, gibt es keine Laser-Emission. In den vorhergehenden Experimenten mit anderen Materialien und Systemen, aber mit ähnlichen Ideen, zeigt sie, dass Sie Viertauftrags- oder Fünftauftrag Mie-Resonanz verwenden können, also bedeutet es dass bei der Frequenz, die durch den Laser, die helle Wellenlänge im materiellen Match das Resonatorvolumen vier bis fünfmal die Resonanz erzeugt wird. Wir haben geprüft, dass unsere Partikel drittrangige Mie-Resonanz stützen, die nie erfolgt das vorhergehende ist. Das heißt, wenn die Größe des Resonators drei Wellenlängen des Lichtes innerhalb des Materials gleich ist, können wir zusammenhängende angeregte Emission produzieren.“
Eine andere wichtige Sache ist, dass die nanoparticles als Laser benutzt werden können, ohne Druck von Außen oder sehr niedrige Temperaturen anzuwenden. Alle Effekte, die in der Studie beschrieben wurden, wurden am normalen Atmosphärendruck und an der Raumtemperatur produziert. Dieses macht diese Technologie attraktiv zu den Experten, die sich spezialisieren, auf, optische Chips, Sensoren und andere Geräte die, verwenden Licht, um zu übertragen und Prozessinformationen, einschließlich Chips für optische Computer herzustellen.
Der Vorteil von den Lasern, die in der sichtbaren hellen Strecke arbeiten, ist, dass sie kleiner als die roten und Infrarotlichtquellen mit den gleichen Eigenschaften sind, wenn alle weiteren Eigenschaften die selben sind. Tatsächlich hat das Volumen eines kleinen Lasers normalerweise ein Kubik-Verhältnis zur ausgestrahlten Wellenlänge und da die Wellenlänge des grünen Lichtes dreimal kleiner als die des Infrarotlichtes ist, die Grenze auf Miniaturisierung ist viel größer für grüne Laser. Dieses ist für die Produktion von ultra-kompakten Komponenten für zukünftige optische Computersysteme wesentlich.