Ilmuwan wis kasil ngrambah generasi laser infra merah ing suhu kamar, kang samesthine kanggo nggawa laser pump daya ngisor

Inglaserdigunakake kanggo madhangi jaringan komunikasi optik ing donya biasane digawe saka serat erbium-doped utawa semikonduktor III-V, amarga ikilaserbisa ngetokake dawa gelombang infra merah sing bisa ditularake liwat serat optik. Nanging, ing wektu sing padha, materi iki ora gampang digabungake karo elektronik silikon tradisional.

Ing panaliten anyar, para ilmuwan ing Spanyol ujar manawa ing mangsa ngarep bakal ngasilake laser infra merah sing bisa dilapisi ing serat optik utawa disimpen langsung ing silikon minangka bagéan saka proses manufaktur CMOS. Dheweke wis nuduhake manawa titik kuantum koloid sing digabungake ing rongga optik sing dirancang khusus bisa ngasilakelasercahya liwat jendhela komunikasi optik ing suhu kamar.

Titik kuantum minangka semikonduktor skala nano sing ngemot elektron. Tingkat energi elektron padha karo atom nyata. Biasane diprodhuksi kanthi pemanasan koloid sing ngemot prekursor kimia kristal titik kuantum, lan nduweni sifat fotoelektrik sing bisa diatur kanthi ngganti ukuran lan wujude. Nganti saiki, wis akeh digunakake ing macem-macem piranti, kalebu sel fotovoltaik, dioda pemancar cahya, lan detektor foton.

Ing taun 2006, tim saka Universitas Toronto ing Kanada nduduhake panggunaan titik kuantum koloid timbal sulfida kanggo laser infra merah, nanging kudu ditindakake ing suhu sing sithik kanggo ngindhari rekombinasi Auger saka elektron lan bolongan kanthi termal. Taun kepungkur, peneliti ing Nanjing, China nglaporake babagan laser infra merah sing diprodhuksi dening titik-titik sing digawe saka selenide perak, nanging resonatore cukup ora praktis lan angel diatur.

Ing panaliten paling anyar, Gerasimos Konstantatos saka Institut Teknologi Barcelona ing Spanyol lan kanca-kancane ngandelake rongga umpan balik sing disebarake kanggo entuk laser inframerah ing suhu kamar. Cara iki nggunakake grating kanggo matesi band dawa gelombang banget panah, asil ing mode laser siji.

Kanggo nggawe grating, peneliti nggunakake litografi sinar elektron kanggo ngecor pola ing substrat sapir. Dheweke milih sapir amarga konduktivitas termal sing dhuwur, sing bisa ngilangi sebagian besar panas sing diasilake dening pompa optik-panas iki bakal nyebabake laser rekombinasi lan nggawe output laser ora stabil.

Banjur, Konstantatos lan kanca-kancane nyelehake koloid titik kuantum sulfida timbal ing sangang grating kanthi pitch sing beda, wiwit saka 850 nanometer nganti 920 nanometer. Dheweke uga nggunakake telung ukuran titik kuantum kanthi diameter 5,4 nm, 5,7 nm, lan 6,0 nm.

Ing tes suhu kamar, tim kasebut nuduhake manawa bisa ngasilake laser ing komunikasi c-band, l-band, lan u-band, saka 1553 nm nganti 1649 nm, tekan ambane lengkap, setengah saka nilai maksimal, nganti 0,9. meV. Dheweke uga nemokake manawa amarga sulfida timbal n-doped, bisa nyuda intensitas pompa kira-kira 40%. Konstantatos pracaya sing abang iki bakal mbukak dalan kanggo luwih praktis, laser pump-daya murah, lan malah bisa mbukak dalan kanggo pumping electrical.

Kanggo aplikasi potensial, Konstantatos ujar manawa solusi titik kuantum bisa nggawa sumber laser terpadu CMOS anyar kanggo entuk komunikasi sing murah, efisien lan cepet ing utawa ing antarane sirkuit terpadu. Dheweke nambahake yen ngelingi yen laser infra merah dianggep ora mbebayani kanggo sesanti manungsa, bisa uga nambah lidar.

Nanging, sadurunge laser bisa sijine menyang nggunakake, peneliti kudu ngoptimalake bahan kanggo nduduhake nggunakake laser karo gelombang terus utawa sumber pump pulsa dawa. Alesan kanggo iki kanggo ngindhari panggunaan laser sub-picosecond sing larang lan gedhe banget. Konstantatos ngandika: "Nanosecond pulses utawa gelombang terus-terusan bakal ngidini kita nggunakake laser diode, nggawe setelan luwih praktis."