Создан ультрафиолетовый микролазер размером с бактерию

МОСКВА, 2 июля. /ТАСС/. Исследователи из России, Белоруссии и Китая разработали микролазеры на сапфировых подложках, способные давать ультрафиолетовое излучение при комнатной температуре и при этом обладающие рекордно малыми размерами, порядка двух микрометров, что сопоставимо с размером бактерии. Такие лазеры могут применяться для сенсоров, фотонных чипов и устройств связи, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.

"Сапфир уже широко используют на производствах, при этом с ним можно работать привычными для микроэлектроники методами: выращивать слои, формировать рисунок и вытравливать элементы устройства. Это открывает путь к созданию компактных фотонных чипов для спектроскопии, биосенсоров и систем связи в ультрафиолетовом диапазоне", - пояснил старший научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ Эдуард Моисеев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Российские, китайские и белорусские физики много лет работают над созданием компактных лазеров, которые можно было бы внедрять в интегральные схемы и миниатюрные приборы, сопоставимые по размерам с красными кровяными клетками. Решить эту задачу крайне сложно, что связано с тем, что уменьшение размеров лазера ведет к очень быстрому нарастанию проблем по удержанию света внутри резонатора - структуры, где свет многократно отражается и усиливается.

Недавно ученые выяснили, что эту проблему можно решить при помощи эффекта шепчущей галереи, а также специального буферного слоя из комбинации нитрида алюминия и нитрида алюминия и галлия, чей состав постепенно меняется по мере движения вглубь толщины этого материала. Прослойка компенсирует механические напряжения между подложкой и слоями из нитридов галлия и индия, а также снижает утечку излучения, позволяя лазеру стабильно работать даже при небольших размерах.

Последующие эксперименты с подобными структурами показали, что использование подложек на базе сапфира позволяет использовать их для создания рекордно компактных лазеров, работающих в области глубокого ультрафиолета. По параметрам работы они сравнимы с лучшими образцами других компактных лазеров, но при этом сам излучатель обладает диаметром всего в два микрометра, что сопоставимо по размерам с бактериями.

Как отметил Моисеев, столь небольшие размеры лазера и его способность работать при комнатной температуре позволят интегрировать его в различные компактные устройства и системы связи. Это существенным образом расширит применение лазерных излучателей, работающих в области глубокого ультрафиолета, в промышленной и научной практике, подытожили ученые.