Неповторяющийся рисунок внутри полупроводника позволил создать новый лазер с излучением 1,5 мкм

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне показали новый тип полупроводникового лазера, в котором вместо привычного повторяющегося фотонного кристалла используется квазипериодическая структура. Устройство сохранило одномодовый режим работы и при комнатной температуре генерировало излучение с длиной волны 1,5 мкм.

В обычных фотонно-кристаллических поверхностно-излучающих лазерах (PCSEL) оптическая структура строится из регулярно повторяющихся элементов. Такая геометрия позволяет управлять распространением света и получать узкий одномодовый луч, но одновременно ограничивает свободу проектирования и усложняет изготовление нестандартных структур. Команда Кента Чокетта решила эту проблему с помощью субмикронных элементов из диоксида кремния с низким показателем преломления, которые окружили полупроводником с высоким показателем преломления и встроили внутрь устройства.

Исследователи отказались от строгого повторения элементов и сформировали квазипериодический фотонный кристалл на основе более сложного неповторяющегося рисунка. При этом заглублённая структура сохраняет заданную геометрию во время эпитаксиального наращивания полупроводника. Экспериментальный образец работал при комнатной температуре и показал одномодовую генерацию на длине волны 1,5 мкм, подтвердив сам принцип управления лазерным излучением с помощью непериодического рисунка.

Пока это не готовый практический диод: лазер получал энергию от внешнего оптического источника, а не от электрического тока. Следующим этапом команда называет создание устройства с электрической накачкой. Авторы рассчитывают, что новая архитектура позволит комбинировать разные фотонные структуры на одной подложке и гибче оптимизировать лазеры для лидаров, систем связи, дистанционного зондирования и других оптических устройств.

Источник: interestingengineering