美國加州大學聖地亞(ya) 哥分校的研究人員製造出迄今最小的室溫納米激光器以及一台效率很高的無閾值激光器,能讓所有光子都以激光形式進行發射,不浪費任何光子。
所有激光器都需要源於(yu) 外部特定數量的抽運功率來發射相幹光束或激光。產(chan) 生激光還必須滿足閾值條件,也就是相幹輸出要大於(yu) 產(chan) 生的自發輻射。然而,激光器越小,達到發射激光的閾值所需的抽運功率越大。為(wei) 了解決(jue) 這一問題,科學家們(men) 為(wei) 新激光器設計了一種新方法,使用共軸納米腔內(nei) 的量子電動力效應來減輕閾值限製。該激光腔包含有一個(ge) 被一圈金屬鍍層所包裹的金屬棒,通過修改該激光腔的幾何形狀,科學家們(men) 製造出了這種無閾值激光器。
科學家們(men) 為(wei) 新激光器設計了一種新方法,該激光腔包含有一個(ge) 金屬棒,然而,激光器越小,其被一圈金屬鍍層所包裹,達到發射激光的閾值所需的抽運功率越大。科學家們(men) 製造出了這種無閾值激光器。為(wei) 了解決(jue) 這一問題,通過修改該激光腔的幾何形狀,使用共軸納米腔內(nei) 的量子電動力效應來減輕閾值限製。
新設計也使他們(men) 製造出了迄今最小的室溫激光器。新的室溫納米尺度的共軸激光器比兩(liang) 年前《自然—光子學》雜誌介紹的最小激光器小一個(ge) 數量級,整個(ge) 設備的直徑僅(jin) 為(wei) 半微米。
這兩(liang) 台激光器需要的操作功率都非常低,這是一個(ge) 重要的突破,這些小尺寸且超低功率的納米激光器可成為(wei) 未來微型計算機芯片上的光學電路的重要元件。這些高效的激光器可被用於(yu) 增強未來光子通訊使用的計算芯片的能力,光子通訊領域需要使用激光器在芯片上遙遠的點之間建立通訊鏈接。這種激光器需要的抽運功率更少,也意味著傳(chuan) 送信息需要的光子數量也更少。
參與(yu) 該研究的雅可布工程學院的Mercedeh Khajavikhan認為(wei) ,這種無閾值激光器還能被縮小,這使其能從(cong) 更小的納米設備捕獲激光,因此能被用於(yu) 製造和分析比目前激光器發出的光波波長更小的超材料。超材料的應用範圍從(cong) 能看見單個(ge) 病毒或DNA分子的超級鏡頭到能讓物體(ti) 周圍的光彎曲使它“隱身”的隱形設備。
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