Учёные ИТМО побили свой же рекорд по величине самого компактного в мире нанолазера. Специалистам удалось уменьшить размер наночастицы с 310 нм до 200 нм. По словам разработчиков, установка работает при комнатной температуре, а увидеть излучаемый лазером зелёный свет можно в стандартном оптическом микроскопе. Новая разработка поможет в создании мельчайших деталей для цифровых микроустройств, приборов для анализа показателей здоровья, и позволит повысить качество цветопередачи экранов в очках виртуальной реальности.
Нанолазеры представляют собой лазеры, размер которых меньше длины волны света или фотона, излучаемого ими. Величина лазеров во всех трёх пространственных измерениях исчисляется в сотнях нанометров. С помощью этих устройств создаются мельчайшие детали для микроэлектродных приборов. К таким приборам относится, например, сложная вычислительная техника для лабораторий, медицинские приборы и отдельные составляющие игровых приставок.
Учёные ИТМО предложили новые технологии для создания нанолазеров, соответствующих озвученным требованиям. Разработка представляет собой наночастицу перовскита (созданный в лаборатории материал с химическим составом CsPbBr3) в форме кубоида. Этот материал изучается в университете с 2017 года. За время изучения исследователям удалось доказать, что материал стабилен, имеет высокий коэффициент оптического усиления (позволяет использовать энергию света максимально эффективно), и лучше всего работает в зелёном спектре.
Как объяснили специалисты ИТМО, долгое время озвученный диапазон длин волн был проблемным для создания компактных лазеров, особенно в масштабах производства. Этой части видимого спектра даже дали название green gap («зелёная яма/пробел»). Учёным с помощью перовскита удалось разрешить этот вопрос. Это открыло возможности для ещё большей компактизации нанолазера, так как длина волны зелёных фотонов в три раза меньше инфракрасных, используемых в классических микролазерах.
Сергей Макаров
Руководитель лаборатории гибридной нанофотоники и оптоэлектроники ИТМО
«Ключевая идея предложенного дизайна нанолазера — использование нового механизма его работы за счёт выстраивания сильной связи "свет-вещество". Это помогает значительно снизить порог его "включения". Излучение нанолазера имеет направленный характер, что позволяет эффективно собирать его в нашей оптической схеме и регистрировать на лабораторном спектрометре (прибор для фиксации, обработки и анализа волн света)».
На данном этапе исследований учёным удалось разместить частицу перовскита на металле. После этого можно создать установку нанолазера, работа которого будет активироваться электричеством, а не светом, как это происходит сейчас.
