Исследование, опубликованное в IEEE Photonics Journal, описывает прорыв в разработке лазеров нового поколения — PCSEL, или фотонно-кристаллических поверхностно-излучающих лазеров. Впервые удалось получить устойчивую работу такого устройства, расположенного внутри диэлектрического материала, при комнатной температуре и на длине волны, безопасной для глаз.
Работа выполнена в Инженерном колледже Грейнджера при Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне. Команда профессора Кента Чокетта совместно с аспиранткой Эрин Рафтери разработала новую технологию выращивания фотонного кристалла. Вместо воздушных пустот, как в классических PCSEL, они использовали тонкие слои диоксида кремния — диэлектрика, предотвращающего разрушение структуры при росте полупроводника.
PCSEL — это полупроводниковые лазеры, в которых используется фотонный кристалл для формирования узкого и яркого луча. Такие лазеры особенно перспективны для лидаров — систем оптического зондирования, применяемых в навигации беспилотников, робототехнике и оборонных приложениях.
До этого эксперимента считалось, что выращивание высококачественного полупроводника поверх аморфного диэлектрика невозможно. Однако ученым удалось создать стабильную кристаллическую структуру, в которой лазер мог эффективно генерировать излучение при оптической накачке. Это доказало жизнеспособность подхода и дало старт новой платформе.
Следующим шагом станет создание версии с электрическим питанием, которая сможет подключаться напрямую к источнику тока. Исследователи уверены, что усовершенствованные PCSEL найдут применение в лазерной резке, сварке, системах связи и даже в космосе.
Применение квантового света показало, что даже самые чувствительные ткани можно исследовать, не повреждая их. Ранее Наука Mail рассказала, как инженеры разработали новый тип лазера на основе фотонного кристалла — компактный и безопасный, он тоже может найти применение в медицине будущего.