g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

En yeni, nano seviyeli lazer, büyük bir atılım gerçekleştirdi!

Brocade Garden: Bu makale optik ve fotonik hakkındadır

Lazerler ev aletleri, tıp, endüstri, telekomünikasyon ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Birkaç yıl önce, bilim adamları Nano Russell'ı tanıttı. Tasarımları, onlarca yıldır yaygın olarak kullanılan heteroyapılara dayanan geleneksel yarı iletken lazerlere benzer. Aradaki fark, nano renkli çekme ajanının boşluğunun çok küçük olmasıdır ve bu, kökten yayılan ışığın dalga boyu ile belirlenir. Çoğunlukla görünür ışık ve kızılötesi ışık ürettikleri için boyutları metrenin milyonda biri kadardır. Nanomalzemeler, makroskopik lazerlerden önemli ölçüde farklı olan benzersiz özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, nanolaserin çıkış radyasyonunun hangi akım altında tutarlı hale geldiğini belirlemek neredeyse imkansızdır.Ayrıca, pratik uygulamalarda nanolaser'ın iki durumunu ayırt etmek önemlidir: yüksek akım uyumlu çıkışlı gerçek lazer eylemi ve düşük uyumlu çıkışlı olan. Mevcut uyumlu olmayan çıktının led benzeri durumu. Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar, hangi koşullar altında nanolaserlerin gerçek lazer olarak kabul edildiğini belirlemek için bir yöntem geliştirdiler.

Boko Park-Science Popularization: Bu araştırma "Optics Letters" da yayınlandı. Yakın gelecekte, nano-silikon entegre optik devrelere entegre edilecek ve bu, cpu ve gpu'nun performansını birkaç büyüklükte artıracak olan fotonik dalga kılavuzlarına dayalı yeni nesil yüksek hızlı ara bağlantılar için gerekli. Benzer şekilde, fiber optik İnternetin gelişi bağlantı hızlarını artırırken aynı zamanda enerji verimliliğini de artırdı. Şu ana kadar Nano Rather'ın tek olası uygulaması bu değil. Araştırmacılar halihazırda bir metrenin milyonda biri büyüklüğünde kimyasal ve biyolojik sensörler geliştiriyorlar, mekanik stres sensörleri ise metrenin milyarda biri kadar küçük. Nanoglikanların ayrıca insanlar dahil biyolojik nöronların aktivitelerini kontrol etmek için kullanılması beklenmektedir. Bir radyasyon kaynağını nitelikli bir lazer haline getirmek için birçok gereksinimi karşılaması gerekir, bunlardan en önemlisi tutarlı radyasyon yayması gerektiğidir. Tutarlılıkla yakından ilgili önemli bir özellik, sözde lazer eşiğinin varlığıdır. Pompa akımı bu eşikten düşük olduğunda, çıkış radyasyonu esas olarak kendiliğindendir ve karakteristikleri, geleneksel ışık yayan diyotların (LED'ler) çıkışından farklı değildir.

Nanolaser testi, fotoğraf: çarsiyanür / MIPT

Ancak eşik akımına ulaşıldığında, radyasyon tutarlı hale gelir. Bu noktada, geleneksel makroskopik lazer emisyon spektrumu küçülür ve çıkış gücü zirveye ulaşır. İkinci özellik, lazer eşiğini belirlemenin basit bir yolunu sağlar - yani, pompa akımıyla çıkış gücündeki değişikliği inceleyerek (Şekil 1A). Birçok nano moleküler elek, bir eşik akımı sergileyerek geleneksel makro moleküler eleklerle aynı şekilde davranır. Bununla birlikte, bazı cihazlar için, özel bir özelliği olmadığından, log-log ölçeğinde sadece düz bir çizgidir (Şekil 1B'deki kırmızı çizgi), bu nedenle lazer eşiği, çıkış gücüne karşı pompa akım eğrisini analiz ederek belirlenemez. Bu nanoglikana "eşik yok" denir. Bu bir soruyu gündeme getiriyor: Hangi akımda radyasyonları tutarlı hale gelecek veya lazer gibi olacak? Bu soruyu yanıtlamanın en açık yolu, tutarlılığı ölçmektir. Bununla birlikte, emisyon spektrumları ve çıktı gücünden farklı olarak, tutarlılığın nanolayerlerle ölçülmesi zordur çünkü bir saniyenin trilyonda birindeki yoğunluk dalgalanmalarını kaydedebilen ekipman gerektirir (nanolaser'ın dahili işlemlerinin zaman ölçeği).

Belirli bir sıcaklıkta, geleneksel makro lazerin (a) çıkış gücü ile tipik nano lazerin (B) çıkış gücü ve pompa akımı arasındaki ilişki. Resim: A.A. Vyshnevyy ve D.Yu. Fedyanin, DOI: 0.1364 / OE.26.033473

Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nden Andrey Vyshnevyy ve Dmitry Fedyanin, teknik olarak zorlu doğrudan tutarlı ölçümü atlamanın bir yolunu buldular. Nano lazer radyasyonunun tutarlılığını ölçmek için ana lazer parametrelerini kullanan bir yöntem geliştirdiler. Araştırmacılar, tekniklerinin herhangi bir nanolazerin eşik akımını belirleyebileceğini iddia ediyorlar (Şekil 1B). "Eşiksiz" nanolatörlerin bile LED'i lazerden ayırmak için gerçekten benzersiz bir eşik akımına sahip olduğunu buldular. Yayılan radyasyon, eşik akımının altında tutarsızdır ve eşik akımının üzerinde tutarlıdır. Şaşırtıcı bir şekilde, nanolazerin eşik akımının çıkış özelliklerinin veya emisyon spektrumunun daralmasıyla ilgisi yoktur ve bunlar, makroskopik lazerde lazer eşiğinin özellikleridir. Şekil 1B, çıkış özelliklerinde belirgin bir bükülme görülse bile, lazer durumuna geçişin daha yüksek akımlarda gerçekleşeceğini açıkça göstermektedir. Bu, lazer bilim adamlarının nanolaştırıcılardan bekleyemeyeceği bir şey.

Nano lazerin eşik akımı ile cihaz sıcaklığı arasındaki ilişki, mavi ve yeşil eğriler, kırmızı çizgi ile gösterilen tam değere çok yakındır. Fotoğraf: Andrey A. Vyshnevyy ve Dmitry Yu. Fedyanin, DOI: 10.1364 / OE.26.033473

Hesaplamalar, nanolaştırıcılarla ilgili çoğu makalede lazer sisteminin uygulanmadığını göstermektedir. Araştırmacılar, çıktı özelliklerinde kıvrımın üzerindeki lazerleri ölçse de, nanolaser emisyonu tutarlı değildir çünkü gerçek lazer eşiği, bükülme üzerindeki büyüklük sıralarıdır. Genel olarak, nanolaser'ın kendi kendine ısınması nedeniyle, tutarlı bir çıktı elde etmek imkansızdır. Bu nedenle, sanal lazer eşiğini gerçek lazer eşiğinden ayırt etmek çok önemlidir. Tutarlılığı ölçmek ve hesaplamak zor olsa da, Vishnevsky ve Fedianin herhangi bir nanolaser'e uygulanabilecek basit bir formül önerdi. Bu formülü ve çıktı özelliklerini kullanarak, nanolaser mühendisleri artık oluşturdukları yapının eşik akımını hızlı bir şekilde ölçebilir (bkz. Şekil 2). Vyshnevyy ve Fedyanin tarafından bildirilen bulgular, nanolaser radyasyonunun (tasarımından bağımsız olarak) tutarlı hale geldiği noktayı önceden tahmin etmemize izin veriyor. Bu, mühendislerin önceden belirlenmiş özelliklere ve garantili tutarlılığa sahip belirleyici bir şekilde nanolayerler geliştirmesini sağlayacaktır.