Лазерный мир

Исследователи из России выяснили, что лазеры на базе микродисков с квантовыми точками можно заставить испускать пучки света на нескольких частотах даже при высоких температурах, если их микродиски будут достаточно большими. Это позволит повысить объем передаваемых данных в фотонных чипах будущего, сообщила в среду пресс-служба НИУ ВШЭ.

«В режиме двухуровневой генерации лазер может одновременно генерировать излучение на двух длинах волн, например, красного и оранжевого цвета. При этом мы можем управлять тем, каким именно цветом светит лазер: только красным, только оранжевым или обоими цветами одновременно. Это открывает большие возможности для кодирования передаваемой информации», — заявил научный сотрудник НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге Иван Махов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Махов и его коллеги пришли к такому выводу в ходе экспериментов с миниатюрными лазерами, созданными на базе квантовых точек, встроенных внутрь микродисков. Внутри таких дисков луч света распространяется по кругу, практически полностью отражаясь от границ резонатора, что позволяет уменьшать размеры лазеров до единиц микронов. Это позволяет встраивать их внутрь обычных микросхем и их фотонных аналогов.

Российские физики впервые детально изучили, как меняются свойства лазера, а также его способность работать на одной или нескольких частотах при изменении температуры окружающей среды и размеров микродисков. В частности, ученых интересовало, можно ли заставить эти структуры излучать два потока фотонов на разных частотах, что позволяет передавать при помощи лазеров значительно больше данных.

Чтобы выяснить это, ученые вырастили квантовые точки на основе соединения индия и мышьяка, создали микролазеры и проследили за тем, как менялись свойства излучателей при изменении температуры от 20 до 110 градусов Цельсия. Опыты указали, что максимальная рабочая температура лазера, излучающего на двух частотах сразу сильно зависела от размеров микродиска — чем меньше было устройство, тем хуже оно работало при высоких температурах.

Опираясь на эти данные, исследователи вывели набор уравнений, которые позволяют подобрать оптимальные размеры и другие свойства микродисков при изготовлении различных типов микроэлектроники и ее фотонных аналогов. Как надеются исследователи, полученные ими сведения и уравнения значительно ускорят разработку нового поколения систем связи и вычислительных устройств.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/18520075