O laser o menor do semicondutor é carregado

July 29, 2020

Recentemente, uma equipe internacional dos pesquisadores conduzidos por pesquisadores da universidade de ITMO (Rússia) anunciou que desenvolveu o laser o mais compacto do semicondutor do mundo na escala clara visível na temperatura ambiente. De acordo com o autor da equipe de investigação, este laser é um nanoparticle com um tamanho de somente 310 nanômetros (aproximadamente 1/3000 de um milímetro), que podem gerar a luz coerente verde na temperatura ambiente e podem mesmo ser consideradas com o olho nu usando um microscópio ótico padrão.

 

Vale mencionando que os cientistas superaram com sucesso a parte verde da faixa clara visível. O pesquisador principal deste artigo, Sergey Makarov, um professor na escola da física e da engenharia da universidade de ITMO, disse: “Em semicondutores luminescentes modernos, no campo, há ‘problema da diferença verde um’. A diferença verde significa que a eficiência de quantum dos materiais convencionais do semicondutor usados em diodos luminescentes deixa cair agudamente na parte verde do espectro. Este problema complica o desenvolvimento dos nanolasers da temperatura ambiente feitos de materiais convencionais do semicondutor. ”

 

A equipe de investigação da universidade de ITMO escolheu o alogenuro do perovskite como o material para seu laser nano. Os lasers tradicionais são compostos de um meio ativo de dois elementos-um da chave que permita a excitação e emissão coerente e um ressonador ótico que ajude o interior da energia eletromagnética dos confins por muito tempo. O Perovskite pode fornecer estas duas características: alguma forma de partículas do nanômetro pode atuar como meios ativos e os ressonadores de grande eficacia. Em consequência, os cientistas sucederam em produzir 310 nanômetro-fizeram sob medida as partículas cubo-dadas forma que, quando excitadas pelo laser do femtosegundo pulsam, podem gerar a radiação de laser na temperatura ambiente.

 

Ekaterina Tiguntseva dita, um pesquisador júnior na universidade de ITMO e um dos coautores do papel. “Nós usamos o laser do femtosegundo pulsamos para bombear nanolasers. Nós irradiamos nanoparticles isolados até que o ponto inicial da geração do laser de uma intensidade específica da bomba esteja alcançado. Nós mostramos que este nanolaser pode se operar dentro pelo menos de um milhão de ciclos da excitação. “A unicidade do nanolaser desenvolvido pela equipe de investigação não é limitada a seu tamanho pequeno. Os nanoparticles recentemente projetados podem igualmente eficazmente limitar a energia da emissão estimulada e fornecer a amplificação suficientemente alta do campo eletromagnético para a geração do laser.

 

Kirill Koshelev, um pesquisador júnior na universidade de ITMO e um dos coautores do artigo, explicaram: “A ideia é que a geração do laser é um processo do ponto inicial. Isto é, você usa pulsos do laser para excitar nanoparticles em uma intensidade específica do ‘ponto inicial’ de uma fonte luminosa externo. As partículas começam produzir a emissão do laser. Se você não pode limitar a luz a uma boa bastante escala, não haverá nenhuma emissão do laser. Em experiências precedentes com outros materiais e sistemas, mas com ideias similares, mostra que você pode usar a ressonância da quarto-ordem ou do Mie da quinto-ordem, assim que significa que na frequência gerada pelo laser, o comprimento de onda claro nos fósforos materiais o volume do ressonador quatro a cinco vezes a ressonância. Nós mostramos que nossas partículas apoiam a ressonância de Mie da terceiro-ordem, que é a precedente nunca feita. Ou seja quando o tamanho do ressonador é igual a três comprimentos de onda da luz dentro do material, nós podemos produzir a emissão estimulada coerente.”

 

Uma outra coisa importante é que os nanoparticles podem ser usados como um laser sem aplicar a pressão externo ou temperaturas muito baixas. Todos os efeitos descritos no estudo foram produzidos na pressão atmosférica normal e na temperatura ambiente. Isto faz esta tecnologia atrativa aos peritos que se especializam em fabricar microplaquetas óticas, sensores, e outros dispositivos que usam a luz para transmitir e a informação de processo, incluindo microplaquetas para computadores óticos.

 

A vantagem dos lasers que trabalham na escala clara visível é que são menores do que fontes vermelhas e da luz infra-vermelha com as mesmas características quando todas características restantes são as mesmas. De fato, o volume de um laser pequeno tem geralmente um relacionamento cúbico com o comprimento de onda emissor, e desde que o comprimento de onda da luz verde é três vezes menor do que aquele da luz infra-vermelha, o limite de miniaturização é muito maior para lasers verdes. Isto é essencial para a produção de componentes ultra-compactos para os sistemas informáticos óticos futuros.