اخیراً ، یک تیم بین المللی از محققان به سرپرستی محققان دانشگاه ITMO - روسیه - اعلام کردند که کم حجم ترین لیزر نیمه هادی جهان را در محدوده نور مرئی در دمای اتاق توسعه داده است.به گفته نویسنده تیم تحقیقاتی ، این لیزر نانوذره ای با اندازه تنها 310 نانومتر (حدود 1/3000 از میلیمتر) است که می تواند در دمای اتاق نور منسجم سبز ایجاد کند و حتی با استفاده از میکروسکوپ نوری استاندارد.
گفتنی است ، دانشمندان با موفقیت بر قسمت سبز باند قابل رویت نور غلبه کرده اند.محقق اصلی این مقاله ، سرگئی ماکاروف ، استاد دانشکده فیزیک و مهندسی دانشگاه ITMO ، گفت: "در نیمه هادی های مدرن پرتاب کننده نور ، در زمینه ، مشکل" شکاف سبز "وجود دارد.شکاف سبز بدان معنی است که راندمان کوانتومی مواد نیمه هادی معمولی مورد استفاده در دیودهای تابش نور به شدت در قسمت سبز طیف افت می کند.این مشکل توسعه نانولرهای دمای اتاق ساخته شده از مواد نیمه هادی معمولی را پیچیده می کند."
تیم تحقیقاتی دانشگاه ITMO هالید پروکوسیت را به عنوان ماده ای برای لیزر نانو انتخاب کرد.لیزرهای سنتی از دو عنصر اصلی تشکیل شده اند - یک محیط فعال که اجازه می دهد تا تحریک و انتشار منسجم و یک تشدید کننده نوری که به محصور کردن انرژی الکترومغناطیسی در داخل برای مدت طولانی کمک می کند ، باشد.Perovskite می تواند این دو ویژگی را ارائه دهد: یک شکل مشخص از ذرات نانومتر می تواند هم به عنوان رسانه فعال و هم به عنوان رزوناتور با راندمان بالا عمل کند.در نتیجه ، دانشمندان موفق به تولید ذرات مکعب به اندازه 310 نانومتر شدند که در صورت هیجان از پالس های لیزر فمتواسکوند ، می توانند اشعه لیزر را در دمای اتاق تولید کنند.
سعید اکاترینا تیگونتسوا ، پژوهشگر ارشد دانشگاه ITMO و یکی از نویسندگان همکار این مقاله است."ما از پالس های لیزر femtosecond برای پمپ کردن نانولرها استفاده می کنیم. ما نانوذرات جدا شده را تابش می کنیم تا زمانی که آستانه تولید لیزر با شدت پمپ خاص به دست نیامد. توسط تیم تحقیقاتی محدود به اندازه کوچک آن نیست.نانوذرات تازه طراحی شده همچنین می توانند به طور موثر انرژی انتشار تحریک شده را محدود کرده و تقویت میدان الکترومغناطیسی به اندازه کافی بالا برای تولید لیزر را فراهم کنند.
Kirill Koshelev ، یک محقق جوان در دانشگاه ITMO و یکی از نویسندگان مقاله ، توضیح داد: "ایده این است که تولید لیزر یک فرآیند آستانه است.بدین معنی که شما برای تحریک نانوذرات در شدت "آستانه" یک منبع نور خارجی از پالس های لیزری استفاده می کنید.این ذرات شروع به تولید لیزر می کنند.اگر نتوانید نور را به اندازه کافی خوب محدود کنید ، انتشار لیزر وجود نخواهد داشت.در آزمایش های قبلی با مواد و سیستم های دیگر ، اما با ایده های مشابه نشان می دهد که می توانید از رزونانس Mie مرتبه چهارم یا مرتبه پنجم استفاده کنید ، به این معنی که در فرکانس تولید شده توسط لیزر ، طول موج نوری در ماده با تشدیدکننده مطابقت دارد. جلد چهار تا پنج برابر رزونانس.ما ثابت کرده ایم که ذرات ما از رزونانس Mie از مرتبه سوم پشتیبانی می کنند ، که قبلاً هرگز انجام نشده است.به عبارت دیگر ، هنگامی که اندازه تشدید کننده برابر است با سه طول موج نور در داخل مواد ، می توانیم انتشار تحریک منسجم تولید کنیم. "
نکته مهم دیگر این است که نانوذرات می توانند به عنوان لیزر بدون اعمال فشار خارجی یا دمای بسیار پایین استفاده شوند.تمام اثرات شرح داده شده در مطالعه در فشار معمولی اتمسفر و دمای اتاق تولید شده است.این باعث می شود این فناوری برای متخصصانی که در ساخت تراشه های نوری ، سنسورها و سایر دستگاه هایی که از نور برای انتقال و پردازش اطلاعات استفاده می کنند ، جذاب باشد ، از جمله تراشه های رایانه های نوری.
مزیت لیزرهایی که در محدوده نور مرئی کار می کنند این است که وقتی تمام خصوصیات دیگر یکسان هستند ، از منابع نور قرمز و قرمز مادون قرمز با مشخصات یکسان کوچکتر هستند.در واقع ، حجم یک لیزر کوچک معمولاً با طول موج ساطع شده رابطه مکعبی دارد و از آنجایی که طول موج نور سبز سه برابر کمتر از نور مادون قرمز است ، محدودیت کوچک سازی برای لیزرهای سبز بسیار بیشتر است.این امر برای تولید اجزای فوق کاملاً فشرده برای سیستم های رایانه نوری آینده ضروری است.