Физик Йенского университета вместе с коллегами из Имперского колледжа Лондона разрабатывают сверхбыстрые полупроводниковые нанолазеры. Как сообщает исследователь в текущем выпуске журнала Nature Physics, они способны производить самые быстрые лазеры на сегодняшний день.
Одна тысяча миллиардов операций в секунду - это пиковое значение достигнуто полупроводниковыми нанолазерами.
В данном случае «самый быстрый» относится к скорости, с которой лазер может включаться и выключаться, а не к длине лазерного импульса, как Porf. Доктор Карстен Роннинг из Йенского университета уточняет. «В то время как самым быстрым лазерам обычно требуется несколько наносекунд для одного цикла, нашему полупроводниковому нанолазеру требуется менее пикосекунды, и поэтому он в тысячу раз быстрее», - продолжает физик твердого тела.
Для своих нанолазеров исследователи используют крошечные провода из оксида цинка. Эти провода имеют диаметр в несколько сотен нанометров - около одной тысячной диаметра человеческого волоса - и длину около нескольких микрометров. Их свойства делают эти нанопроволоки активной лазерной средой и резонатором одновременно. «Свет отражается на концах нанопровода, подобно зеркалу, а затем усиливается при распространении по нанопроводу», - говорит Роберт Рёдер. Аспирант в команде профессора Роннинга является одним из авторов данной публикации.
Для исследователя концепция использования нанопроводов в качестве лазера не нова. Однако новой идеей в этой публикации является возможность фундаментального изменения скорости этих лазеров. С этой целью физик объединил полупроводник с металлическим слоем, оставив только 10-нанометровый тонкий зазор между ними, в котором сужается световое поле. «Вот как ускоряются взаимодействия света и материи», - говорит Роберт Рёдер. Это не только «мировой рекорд» по скорости переключения. «Скорее всего, мы также достигли максимально возможной скорости, на которой может работать такой полупроводниковый лазер». Применением этих сверхбыстрых и нанометровых лазеров являются, в частности, оптические транзисторы и датчики. «С помощью таких крошечных датчиков отдельные молекулы или микробы могут быть обнаружены в медицинской диагностике», - подчеркивает профессор Роннинг.