Исследователи из России разработали самый маленький в мире лазер, способный вырабатывать излучение в синей части спектра — от 400 до 500 нанометров.
Как сообщил Центр научной коммуникации МФТИ, по размерам устройство сопоставимо с вирусными частицами. Разработка открывает дорогу для создания новых технологий биомедицинской визуализации и оптического хранения данных.
В последние годы учёные по всему миру активно работают над миниатюризацией лазерных излучателей, чтобы встроить их внутрь интегральных схем и других компактных устройств. Однако уменьшение размеров излучателя до наноуровня приводит к резкому снижению эффективности из-за законов оптики. Эта проблема была решена для лазеров в красной, зелёной и ультрафиолетовой части спектра, но для синих лазеров подобного решения не существовало, что мешало созданию лазерных дисплеев сверхвысокого разрешения, очков виртуальной реальности и других продвинутых устройств, сообщает ТАСС.
Физики выяснили, что проблему можно решить с помощью кубообразных нанокристаллов, похожих по структуре на природный минерал перовскит, который обладает оптимальными свойствами для использования в качестве рабочего тела лазера. Учёным удалось вырастить кристаллы длиной, шириной и высотой всего 150–190 нанометров и прикрепить их к особой серебряной подложке, усиливающей генерацию излучения внутри минерала.
Опыты и расчёты показали, что созданный перовскитный «кубик» формирует лазерное излучение необычным образом — за счёт появления внутри него квазичастиц-поляритонов. Профессор Университета ИТМО Сергей Макаров пояснил, что поляритонные лазеры требуют гораздо меньше энергии для работы, чем традиционные источники, что и позволило создать рекордно компактный нанолазер, не требующий сверхвысоких интенсивностей накачки.
Пока текущая версия лазера работает только при сверхнизких температурах окружающей среды — порядка минус 193 градусов Цельсия, что ограничивает её практическое применение. Однако учёные уверены, что последующие опыты с перовскитными нанокристаллами помогут преодолеть это ограничение, что откроет дорогу для внедрения синих лазеров в электронику и большое число устройств. Разработанный нанолазер также может быть использован для оптических вычислений на чипе и в качестве фотонных ускорителей для электронных процессоров в системах искусственного интеллекта.
