Самый маленький в мире полупроводниковый лазер – новая эра в оптической науке

Этот прорыв, описанный в передовом интернет издании журнала Nature за 30 августа, открывает новый путь в сфере оптики. Команда университета Беркли не только успешно втиснула свет в такое крошечное пространство, но и нашла новый способ предотвратить рассеивание этого света по мере его движения, таким образом, достигнув лазерной генерации.

Данное достижение способствует развитию таких инноваций как нанолазеры, которые могут исследовать, манипулировать и характеризовать молекулы ДНК; оптическая связь во много раз быстрее существующих технологий; оптическая обработка данных, в которой свет заменяет электронные схемы с соответствующим увеличением скорости и вычислительной мощностью.

Традиционно принято считать, что электромагнитная волна – включая лазерный свет – не может быть сфокусирована за пределами размеров длины её волны, группа исследователей со всего мира нашла способ сжимать свет до нескольких десятков нанометров, связывая их с электронами, которые осциллируют на поверхности металлов. Взаимодействие между светом и осциллирующими электронами называется поверхностный плазмон.

Исследователи из университета Беркли использовали полупроводниковые материалы и производственные технологии, которые широко применяются в изготовлении электронного оборудования. Разработав гибридный поверхностный плазмон в промежутке между полупроводниками и металлами, они смогли поддерживать сильно ограниченный свет достаточно долго, чтобы его колебания стабилизировались в когерентное состояние – что является основной характеристикой лазера.

Учёные надеются сжать свет до размера длины волны электрона, что приблизительно равно нанометру, или одной миллиардной метра, таким образом, оба смогут действовать вместе на равной основе.

“Преимущества оптики над электроникой разнообразны”, - считает Томас Зентграф, соавтор исследования. “К примеру, устройства будут более энергоэффективными и в то же время будут обладать более высокой скоростью и производительностью”.