Нов тип повърхностно излъчващ лазер работи стабилно при стайна температура

Пробив в лазерната технология: инженери от Илинойс създават нов тип фотонен кристален лазер, който работи стабилно при стайна температура и е безопасен за очите. Възможни приложения в LiDAR, индустрията и отбраната.

Изследователи от Инженерния колеж „Грейнджър“ към Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн съобщиха за значим пробив в лазерната технология: демонстрирано е първото лазерно излъчване при стайна температура от повърхностно излъчващ фотонен кристален лазер (PCSEL) с вграден диелектричен материал. Откритието, публикувано в IEEE Photonics Journal, може да промени подхода към проектирането на полупроводникови лазери и да разшири употребата им в области като отбрана, автономни превозни средства и оптични комуникации.

Какво представлява PCSEL

PCSEL представлява нов клас повърхностно излъчващи лазери, при които фотонен кристален слой осигурява лъч с висока яркост, добра насоченост и симетрична форма. За разлика от широко използваните VCSEL (лазери с вертикална кухина) новият дизайн предлага по-голяма стабилност и ефективност, особено в приложения като LiDAR – технология за дистанционно наблюдение и картографиране на средата.

Иновация в структурата

Производството на традиционните PCSEL изисква вграждане на въздушни отвори в структурата, но тези кухини често се запълват при повторен растеж на материала, което нарушава равномерността на фотонния кристал. За да избегнат този проблем, инженерите заменят въздуха с твърд диелектричен слой от силициев диоксид. Това запазва структурната цялост по време на растежа и позволява изграждане на чиста полупроводникова структура върху аморфната подложка.

Успешна демонстрация

„Не знаехме дали ще успеем да растем около аморфен материал като силициев диоксид, без да се наруши структурата. Но експериментите показаха, че това е възможно – успяхме да създадем стабилна лазерна структура“, казва водещият автор на изследването, докторантът Ерин Рафтери.

Приложения и следващи стъпки

Освен че работи при стайна температура, новият лазер използва дължина на вълната, безопасна за очите, което го прави подходящ за широк спектър от приложения в реална среда. Следващата стъпка е разработване на електрически контакти към устройството, които ще позволят използването му като диоден лазер.

Според проф. Кент Чокет, ръководител на изследването, тази технология може да намери широко приложение през следващите десетилетия – в автономни превозни средства, индустриални системи за лазерно рязане и заваряване, както и в комуникации в свободното пространство.

Основни акценти