Створено плазмонний лазер, здатний перемикатися з величезною швидкістю

Ті люди, які займаються розробкою електронного та напівпровідникової техніки наступних поколінь, досить давно дивилися на фотони світла з точки зору перспективи їх використання в якості носіїв інформації. Тим не менш, у цієї медалі є й зворотний бік, використання світла в прямому вигляді обмежить межі мініатюризації пристроїв, адже мінімальні розміри їх компонентів повинні бути рівні принаймні половині довжини хвилі світла. Це, в свою чергу, означає, що мінімальні розміри елементів фотонних чіпів повинні становити кілька сотень нанометрів, що істотно більше, ніж десятки нанометрів, які забезпечують сучасні напівпровідникові технології.

Але деякі групи вчених пропонують замість чистих фотонів використовувати плазмоны, хвилі вільних електронів на поверхні певних металів, що виникають при впливі світла на цю поверхню.

Такий підхід ***дозволить створювати фотонно-плазмонні чіпи, розміри елементів яких будуть порівнянними з розмірами елементів найбільш передових на сьогоднішній день напівпровідникових чіпів. І, природно, **ключовим моментом такого підходу є якийсь плазмонний нанолазер, який за рахунок використання плазмонів зможе сфокусувати світло на площі, розмір якої набагато менше довжини хвилі використовуваних фотонів світла.

Розробка плазмонных нанолазеров важлива не тільки з-за малих розмірів таких лазерів, плазмонні лазери дивно швидкі, їх випромінювання можна модулювати дуже і дуже високими частотами. І створити один з перших високошвидкісних плазмонных нанолазеров вдалося вченим з Імперського коледжу в Лондоні і Иенского університету, Німеччина. Це крихітне пристрій може включатися і відключатися тисячі мільярдів разів на секунду, працюючи на частотах терагерцового діапазону. І це в тисячі разів швидше, ніж можуть працювати найкращі зразки сучасних лазерів інших типів.

рис.1.

В якості середовища, випромінюючої когерентний світло, в новому лазері використовується нанопроводник з окису цинку, діаметр якого становить кілька сотень нанометрів, а довжина – близько 10 мікрометрів.

Цей нанопроводник покладений на срібну положку, з яким його єднає тонкий шар діелектричного матеріалу, товщиною близько 10 нанометрів.

Як і більшості інших експериментальних нанолазеров, плазмонному нанолазеру для приведення його в дію потрібно світло від іншого лазера. Накачивающий лазер «стріляє» в нанопроводник імпульсами з частотою 800 тисяч разів в секунду.

Кожен з пострілів лазера накачування призводить до формування в нанопроводнике імпульсу вторинного лазерного випромінювання, тривалістю всього 800 фемтосекунд.

Далі імпульси вторинного випромінювання посилюються плазмонами, що виникають в 10-нанометровому просторі між нанопроводником і підкладкою.

«Поверхневі плазмоны, утримують світло в області між металом і нанопроводником, виступають в ролі підсилювача світла» – розповідає Теміс Сидиропулос (Themis Sidiropoulos), фізик з Імперського Коледжу Лондона, – «Це посилення випромінювання здійснюється за рахунок ефекту Парселла і це призводить до значного збільшення швидкодії плазмонного нанолазер».

На жаль, оптична накачка нанопроводника плазмонного лазера є перешкодою до повного розкриття потенціалу такої технології. Для того, щоб домогтися можливості практичного застосування плазмонного лазера в області комунікацій, у фотонних пристроїв та обчислювальних системах, оптична накачка повинна бути замінена електричної.

«Це, на жаль, ще поки дуже складно реалізувати» – розповідає професор Сидиропулос, – «Але над цією проблемою працює безліч талановитих вчених і я сподіваюся, що незабаром ця проблема не встоїть під їх натиском».

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *