Mokslininkai sėkmingai sukūrė infraraudonųjų spindulių lazerį kambario temperatūroje, todėl tikimasi, kad bus mažesnės galios siurblių lazeriai

Thelazeriainaudojami pasaulio optinio ryšio tinklams apšviesti dažniausiai gaminami iš erbiu legiruotų skaidulų arba III-V puslaidininkių, nes šielazeriaigali skleisti infraraudonųjų spindulių bangas, kurios gali būti perduodamos optinėmis skaidulomis. Tačiau tuo pat metu šią medžiagą nėra lengva integruoti su tradicine silicio elektronika.

Naujame tyrime Ispanijos mokslininkai teigė, kad ateityje jie gamins infraraudonųjų spindulių lazerius, kurie gali būti padengti išilgai optinių skaidulų arba nusodinti tiesiai ant silicio kaip CMOS gamybos proceso dalį. Jie įrodė, kad gali susidaryti koloidiniai kvantiniai taškai, integruoti į specialiai sukurtą optinę ertmęlazerisšviesa pro optinio ryšio langą kambario temperatūroje.

Kvantiniai taškai yra nano masto puslaidininkiai, kuriuose yra elektronų. Elektronų energijos lygiai yra panašūs į tikrų atomų. Paprastai jie gaminami kaitinant koloidus, kuriuose yra cheminių kvantinių taškų kristalų pirmtakų, ir turi fotoelektrines savybes, kurias galima reguliuoti keičiant jų dydį ir formą. Iki šiol jie buvo plačiai naudojami įvairiuose įrenginiuose, įskaitant fotovoltinius elementus, šviesos diodus ir fotonų detektorius.

2006 m. komanda iš Toronto universiteto Kanadoje pademonstravo švino sulfido koloidinių kvantinių taškų naudojimą infraraudonųjų spindulių lazeriuose, tačiau tai turi būti daroma esant žemai temperatūrai, kad būtų išvengta termiškai sužadinto Augerio elektronų ir skylių rekombinacijos. Praėjusiais metais mokslininkai iš Nankino (Kinija) pranešė apie infraraudonųjų spindulių lazerius, pagamintus taškais iš sidabro selenido, tačiau jų rezonatoriai buvo gana nepraktiški ir sunkiai reguliuojami.

Naujausiuose tyrimuose Gerasimos Konstantatos iš Barselonos technologijos instituto Ispanijoje ir jo kolegos rėmėsi vadinamąja paskirstyto grįžtamojo ryšio ertme, kad infraraudonųjų spindulių lazeriai būtų naudojami kambario temperatūroje. Šis metodas naudoja gardelę, kad apribotų labai siaurą bangos ilgio juostą, todėl gaunamas vieno lazerio režimas.

Norėdami pagaminti groteles, mokslininkai naudojo elektronų pluošto litografiją, kad išgraviruotų raštus ant safyro pagrindo. Jie pasirinko safyrą dėl didelio šilumos laidumo, kuris gali atimti didžiąją dalį optinio siurblio generuojamos šilumos – dėl šios šilumos lazeris susijungs ir lazerio išvestis taps nestabili.

Tada Konstantatos ir jo kolegos uždėjo švino sulfido kvantinį taškinį koloidą ant devynių grotelių su skirtingais žingsniais, nuo 850 nanometrų iki 920 nanometrų. Jie taip pat naudojo trijų skirtingų dydžių kvantinius taškus, kurių skersmuo buvo 5,4 nm, 5,7 nm ir 6,0 nm.

Atlikdama kambario temperatūros bandymą, komanda parodė, kad ji gali generuoti lazerius ryšio c, l juostoje ir u juostoje nuo 1553 nm iki 1649 nm, pasiekiant visą plotį, pusę didžiausios vertės, net 0,9 meV. Jie taip pat nustatė, kad dėl n legiruoto švino sulfido jie gali sumažinti siurbimo intensyvumą maždaug 40%. Konstantatos mano, kad šis sumažinimas atvers kelią praktiškesniems, mažesnės galios siurblių lazeriams ir netgi gali atverti kelią elektriniam siurbimui.

Kalbant apie galimas programas, Konstantatos teigė, kad kvantinio taško sprendimas gali pasiūlyti naujus CMOS integruotus lazerinius šaltinius, kad būtų pasiektas pigus, efektyvus ir greitas ryšys integriniuose grandynuose arba tarp jų. Jis pridūrė, kad atsižvelgiant į tai, kad infraraudonųjų spindulių lazeriai laikomi nekenksmingais žmogaus regėjimui, tai taip pat gali pagerinti lidarą.

Tačiau prieš pradedant naudoti lazerius, mokslininkai pirmiausia turi optimizuoti savo medžiagas, kad parodytų, kaip naudojami nepertraukiamos bangos arba ilgo impulso siurblio šaltiniai. To priežastis yra vengti naudoti brangius ir didelių gabaritų subpikosekundinius lazerius. Konstantatos sakė: "Nanosekundiniai impulsai arba nuolatinės bangos leis mums naudoti diodinius lazerius, todėl tai bus praktiškesnė."