2020年6月4
由ITMO大学的研究人员领导的一个国际研究小组宣布，开发出了世界上最紧凑的半导体激光器，在室温下工作在可见光范围内。据该研究的作者称，这种激光是一种尺寸只有310纳米(比一毫米小3000倍)的纳米粒子，可以在室温下产生绿色相干光。这篇研究文章发表在ACS Nano．
今年，国际光学物理学家团体庆祝一个里程碑事件的周年纪念:60年前的5月中旬，美国物理学家西奥多·梅曼演示了第一台光学量子发生器——激光的操作。60年后的今天，一个国际科学家团队发表了一项工作，他们在实验中展示了世界上最紧凑的半导体激光器，在室温下可以在可见范围内工作。这意味着它产生的相干绿光可以很容易地记录下来，甚至可以用标准光学显微镜用肉眼看到。
值得一提的是，科学家们成功地攻克了可见光波段的绿色部分，这部分被认为是纳米激光器的难题。“在现代发光半导体领域，存在着‘绿色缺口’问题，”这篇文章的首席研究员、ITMO大学物理与工程学院教授Sergey Makarov说。“绿色缺口意味着用于发光二极管的传统半导体材料的量子效率在光谱的绿色部分急剧下降。欧洲杯足球竞彩这个问题使用传统半导体材料制成的室温纳米激光器的发展复杂化。”欧洲杯足球竞彩
来自圣彼得堡的一个跨学科研究小组选择卤化物钙钛矿作为纳米激光器的材料。传统的激光器由两个关键元素组成:一个是允许产生相干受激辐射的有源介质，一个是有助于将电磁能量长时间限制在内部的光学谐振器。钙钛矿可以提供这两种特性:具有一定形状的纳米颗粒既可以作为活性介质，也可以作为高效谐振器。
结果，科学家们成功地制造出了310纳米大小的立方体粒子，该粒子在室温下被飞秒激光脉冲光激发时可以产生激光辐射。
“我们使用飞秒激光脉冲泵浦纳米激光器，”ITMO大学的初级研究员、这篇文章的合著者之一Ekaterina Tiguntseva说。“我们辐照孤立的纳米粒子，直到达到特定泵浦强度下的激光产生欧洲杯猜球平台阈值。之后，纳米粒子开始像典型的激光器一样工作。我们证明了这样的纳米激光器可以在至少一百万次激励周期内工作。”
所研制的纳米激光器的独特之处在于它的体积小。纳米粒子的新设计可以有效地限制受激发射能量，为激光欧洲杯猜球平台产生提供足够高的放大电磁场。
“这个想法是，激光产生是一个门槛过程，”ITMO大学的初级研究员、这篇文章的合著者之一Kirill Koshelev解释道。也就是说，你用激光脉冲激发纳米粒子，在外部源的特定“阈值”强度下，纳米粒子开始产生激光发射。如果你不能很好地把光限制在里面，就不会有激光发射。在前面的实验与其他材料和系统,但类似的想法,结果表明:您可以使用三重共振四阶或欧洲杯足球竞彩第五订单,意味着共振波长的光线在材料符合谐振器体积四五次乘以频率的激光的一代。我们已经证明了粒子支持三阶Mie共振，这是以前从未做过的。换句话说，我们可以在谐振腔大小等于材料内部三个波长光的条件下产生相干受激辐射。”
另一件重要的事情是，纳米粒子不需要施加外部压力或非常低的温度来作为激光。研究中描述的所有效应都是在正常的大气压和室温下产生的。这使得这项技术对专注于光芯片、传感器和其他利用光传输和处理信息的设备(包括用于光计算机的芯片)的制造的专家具有吸引力。
在可见光范围工作的激光器的好处是，在所有其他性质相同的情况下，它们比具有相同性质的红色和红外光源要小。问题是，小激光器的体积通常与发射波长有立方关系，由于绿光的波长比红外光的波长小三倍，所以绿光激光器的小型化极限要大得多。这对于未来光学计算机系统的超紧凑组件的生产至关重要。
来源:https://en.itmo.ru/en/