Ученые узнали, как создать лазер размером с бактерию и назвали это изобретение нанолазером
Работы по разработке лазеров размером не больше нескольких микрон ведутся в течении нескольких лет. Большинство прототипов имеют трудно различимые режимы работы. Так при одно режиме источники излучения работаю как светодиоды, а при другом их излучение становится когерентным.
Ученые Московского физико-технического института смогли определить условия позволяющие источники излучения крайне малых размеров проявлять свойства настоящих лазеров.
Данные тип лазеров, называемых нанолазерами имеет много общего с полупроводниковыми аналогами построенных с помощью гетероструктур. Главное отличие между двумя типами лазеров, является то что резонатор у нанолазеров имеет крайне малые размеры близко к одному микрометру.
Физики видят ближайшие будущее этих устройств внутри интегральных оптических схем, что даст возможность использования их для ускорения работы процессоров и видеокарт. Это станет возможным, благодаря замене металлических соединений на оптические.
Это позволит уменьшить энергопотребление вычислительных устройств, также как это было при переходе с обычных проводных соединений для передачи данных на оптоволоконные.
Область применения нанолазеров не ограничивается только компьютерной сферой, а может использоваться и для изготовления биологических и химических датчиков, имеющих размеры, исчисляющиеся в микрометрах. Они могут использоваться для управления нервными клетками живых организмов, в том числе и человека.
Физики Московского физико-технического института Андрей Вишневый и Дмитрий Федянин, являющиеся работниками Центра фотоники и двумерных материалов определили, благодаря разработанным ими же методу вычислений, что порог уровня тока накачки при котором излучения устройства становится когерентным есть у всех источников, даже у тех, которых они считали «беспороговыми».
С помощью этого метода разработчики, использующие для своих систем нанолазеры смогут легче определять пороговые значения этих устройств, так как сама по себе эта задача является достаточно сложной. Благодаря их работе теперь можно спрогнозировать наперед, когда излучения станет когерентным независимо от структуры устройства прибора.
В опубликованных расчетах российских исследователей видно, что пороговые значения определены были не у всех устройств, так как реальный ток, при котором можно было добиться когерентности оказался намного выше, чем считалось ранее.
В нанолазерах используемых для передачи данных обнаружилась другая сложность, связанная с их перегревом, в следствии чего нельзя было достичь порогового тока. Поэтому для практического применения данного типа излучателе требуется учитывать их нагрев.
Данное исследование стало возможным, благодаря выделенным грантам от Министерства образования и науки Российской Федерации, Российского научного фонда, а также гранта от президента России.
