Создан нанолазер для фотоники

Ученые Техасского университета в сотрудничестве с коллегами из Тайваня и Китая создали самый маленький в мире полупроводниковый нанолазер. Данное устройство может совершить прорыв в области фотоники с большими перспективами для вычислительных технологий, медицины, телекома и других отраслей.

Миниатюрные полупроводниковые лазеры являются ключевым компонентом для создания быстродействующих энергоэффективных компьютеров будущего, которые для передачи сигналов будут использовать фотоны, а не электроны. Такие компьютеры с помощью нанолазеров смогут генерировать оптические сигналы и передавать информацию гораздо быстрее и с меньшим тепловыделением, чем электронные устройства. Однако до сих пор размер и производительность фотонных устройств были ограничены трехмерным оптическим дифракционным пределом.

Ученым впервые удалось создать лазер, непрерывно излучающий на волне ниже дифракционного предела. Зеленый свет нанолазера слишком слаб, для того, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом.

Схема полупроводникового нанолазера

Нанолазер изготовлен из стержней нитрида галлия, которые частично заполнены индий-галлиевым нитридом (обычно данные материалы применяются в светодиодах). Наностержни в верхней части покрыты тонким 5-нм изолирующим слоем кремния, который в свою очередь, покрыт слоем серебряной пленки (28 нм), совершенно гладкой на атомном уровне (см. схему). Гладкая поверхность является ключом к созданию фотонных устройств, которые не рассеивают и не теряют плазмоны, применяемые для передачи больших объемов данных.

Таким образом, ученые впервые смогли преодолеть проблему несоответствия между размерами электроники и фотонных устройств, что было главным барьером на пути создания компактных оптических микросхем и коммуникационных устройств.