Научниците успешно постигнаа генерирање на инфрацрвен ласер на собна температура, што се очекува да донесе ласери со пумпа со помала моќност

Наласерикои се користат за осветлување на оптичките комуникациски мрежи во светот обично се направени од влакна допирани со ербиум или III-V полупроводници, бидејќи овиеласериможе да емитува инфрацрвени бранови должини кои можат да се пренесат преку оптички влакна. Сепак, во исто време, овој материјал не е лесно да се интегрира со традиционалната силиконска електроника.

Во новото истражување, научниците од Шпанија рекоа дека во иднина се очекува да произведат инфрацрвени ласери кои ќе можат да бидат обложени долж оптичките влакна или директно да се депонираат на силикон како дел од процесот на производство на CMOS. Тие покажаа дека колоидните квантни точки интегрирани во специјално дизајнирана оптичка празнина можат да генерираатласерскисветлина преку оптички прозорец за комуникација на собна температура.

Квантните точки се полупроводници со нано размери кои содржат електрони. Енергетските нивоа на електроните се слични на оние на реалните атоми. Тие обично се произведуваат со загревање на колоиди кои содржат хемиски прекурсори на кристали од квантни точки и имаат фотоелектрични својства кои можат да се прилагодат со промена на нивната големина и форма. Досега, тие беа широко користени во различни уреди, вклучувајќи фотоволтаични ќелии, диоди што емитуваат светлина и фотонски детектори.

Во 2006 година, тим од Универзитетот во Торонто во Канада демонстрираше употреба на оловни сулфидни колоидни квантни точки за инфрацрвени ласери, но тоа мора да се направи на ниски температури за да се избегне термички возбудлива рекомбинација на електрони и дупки на Огер. Минатата година, истражувачите во Нанџинг, Кина известија за инфрацрвени ласери произведени од точки направени од сребрен селенид, но нивните резонатори беа доста непрактични и тешки за прилагодување.

Во најновото истражување, Герасимос Константатос од Технолошкиот институт во Барселона во Шпанија и неговите колеги се потпираа на т.н. Овој метод користи решетка за ограничување на многу тесен опсег на бранова должина, што резултира со еден ласерски режим.

За да ја направат решетката, истражувачите користеа литографија со електронски сноп за да оцртаат обрасци на подлогата од сафир. Тие го избраа сафирот поради неговата висока топлинска спроводливост, која може да одземе поголем дел од топлината генерирана од оптичката пумпа - оваа топлина ќе предизвика ласерот да се рекомбинира и да го направи ласерскиот излез нестабилен.

Потоа, Константатос и неговите колеги поставија олово сулфид квантно-точке колоид на девет решетки со различни чекори, кои се движат од 850 нанометри до 920 нанометри. Тие исто така користеле три различни големини на квантни точки со дијаметар од 5,4 nm, 5,7 nm и 6,0 nm.

Во тестот за собна температура, тимот покажа дека може да генерира ласери во комуникацискиот опсег c, l-појас и u-појас, од 1553 nm до 1649 nm, достигнувајќи целосна ширина, половина од максималната вредност, дури 0,9 meV. Тие, исто така, открија дека поради n-допираниот олово сулфид, тие можат да го намалат интензитетот на пумпање за околу 40%. Константатос верува дека ова намалување ќе го отвори патот за попрактични пумпни ласери со помала моќност, а може дури и да го отвори патот за електрично пумпање.

Што се однесува до потенцијалните апликации, Константатос рече дека решението со квантни точки може да донесе нови CMOS интегрирани ласерски извори за да се постигне евтина, ефикасна и брза комуникација во или помеѓу интегрираните кола. Тој додаде дека имајќи предвид дека инфрацрвените ласери се сметаат за безопасни за човековиот вид, тој исто така може да го подобри лидарот.

Сепак, пред да се стават во употреба ласерите, истражувачите мора прво да ги оптимизираат нивните материјали за да ја покажат употребата на ласери со извори на постојан бран или долги импулсни пумпи. Причината за тоа е да се избегне употребата на скапи и обемни субпикосекунди ласери. Константатос рече: „Наносекундните импулси или континуираните бранови ќе ни овозможат да користиме диодни ласери, што ќе го направи попрактично поставување“.