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美国西北大学研制出超小型激光器

导读: 这种激光器具有体积小、室温下即可工作的特点,能够很容易地集成到硅基光子器件、全光电路和纳米生物传感器上,具有极为广阔的应用前景。

  据报道,美国西北大学的一个研究小组开发出一种只有一个病毒大小的超小型激光器。这种激光器具有体积小、室温下即可工作的特点,能够很容易地集成到硅基光子器件、全光电路和纳米生物传感器上,具有极为广阔的应用前景。

  光子和电子元件的尺寸对超快数据处理和超高密度信息存储至关重要,因此,小型化是此类设备未来发展所必须攻克的一个难关。负责这项研究的纳米技术专家,西北大学温伯格学院艺术与科学学院以及麦考密克工程和应用科学学院材料学教授泰瑞-奥多姆说,纳米尺度上的相干光源不仅能够用来对小尺度的物理化学现象进行探索和分析,同时也能够帮助科学家打破光的衍射极限。

  奥多姆称,能够制造出这种纳米激光器,都要归功于一种3D蝴蝶结式的纳米金属空腔结构。这种激光腔的几何结构能够产生表面等离子激元,这是一种在金属介质界面上激发并耦合电荷密度起伏的电磁振荡,具有近场增强、表面受限、短波长等特性,在纳米光子学的研究中扮演着重要角色。当产生表面等离子激元后,由于金属表面电子的集体震荡,因而能够最大限度的突破阈值限制,让所有光子都以激光形式进行发射,不浪费任何光子。这种蝴蝶结状结构的使用与先前类似的设备相比有两个明显的好处:

  第一,由于其电磁特性和纳米尺寸的体积,这种结构清晰可辨认。

  第二,由于其离散结构,损失可以减到最少。

  此外,研究人员还发现,当这些结构排列成为一个阵列时,3D蝴蝶结谐振器能够根据晶格的参数发射出带有特定角度的光。

  今年7月,台湾地区的半导体产业傲视全球,台湾清华大学、成功大学在半导体研究也有突破性发现。清大物理系教授果尚志、校长陈力俊等人率领的研究团队,成功研发出全球最小的半导体激光,运算速度比传统半导体激光快近1000倍。

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