Создана основа для фотонных интегральных схем на базе микродисковых лазеров

МОСКВА, 2 октября. /ТАСС/. Российские физики разработали подход, позволяющий выращивать микродисковые лазеры на базе арсенидных квантовых точек, волноводы и фотодетекторы в одних и тех же тонкопленочных структурах. Это открывает дорогу для создания компактных фотонных интегральных схем, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.

"Микродисковые лазеры - уникальные оптоэлектронные приборы. При размере, сравнимом с диаметром нити паутины, они могут выдавать достаточно большую оптическую мощность. Мы показали, что все необходимые для фотонной интегральной схемы оптоэлектронные компоненты - микродисковый лазер, волновод и фотодетектор - могут быть изготовлены на одной основе", - пояснила профессор НИУ ВШЭ (Санкт-Петербург) Наталья Крыжановская, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Физики совершили это открытие при изучении возможностей практического применения так называемых микродисковых лазеров на базе арсенида галлия. Они представляют собой микроскопические кольца-резонаторы диаметром в несколько десятков микрометров, в работе которых используется эффект шепчущих галерей, секрет которых известен человечеству еще со времен Средневековья.

Несколько лет назад ученые разработали подход, который позволяет использовать этот эффект для создания миниатюрных генераторов лазерного излучения. Их использование на практике требует "подключить" подобный излучатель к волноводу, который позволяет контролируемым образом выводить частицы света из шепчущей галереи и направлять его в другие части фотонной интегральной схеме.

Для решения этой задачи российские физики разработали подход, который позволяет выращивать микродисковые лазеры, подключенные к ним световоды и датчики излучения внутри одних и тех же тонких пленок, состоящих из полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия и соединения алюминия, галлия и мышьяка, а также квантовых точек на базе индия. Использование этих наноструктур позволило ученым повысить мощность лазера и уменьшить нагрев устройства.

Проведенные учеными опыты показали, что их подход позволяет уменьшить размер лазера до 30-40 микрометров, а фотодетекторов - до 90 микрометров. В перспективе, это позволяет создавать очень компактные и энергоэффективные фотонные интегральные схемы, что ускорит передачу данных и сделает вычислительные устройства более компактными и экономичными, подытожили физики.