纳米激光器技术简介及发展应用

2012-09-19 10:54

　　二、最小的无阈值室温纳米激光器

　　近日，美国科学家们制造出迄今最小的室温纳米激光器以及一台效率很高的无阈值激光器，其能让所有光子都以激光形式进行发射，不浪费任何光子。

　　该研究的合作者之一、加州大学圣地亚哥分校电子和计算机工程系的教授耶沙亚胡--费曼解释道，所有激光器都需要源于外部特定数量的抽运功率来发射相干光束或激光。产生激光还必须满足阈值条件，也就是相干输出要大于产生的自发辐射。

　　然而，激光器越小，达到发射激光的阈值所需的抽运功率越大。为了解决这一问题，科学家们为新激光器设计了一种新方法，使用共轴纳米腔内的量子电动力效应来减轻阈值限制。该激光腔包含有一个金属棒，其被一圈金属镀层所包裹，通过修改该激光腔的几何形状，科学家们制造出了这种无阈值激光器。

　　新设计也使他们制造出了迄今最小的室温激光器。新的室温纳米尺度的共轴激光器比两年前介绍的最小激光器小一个数量级，整个设备的直径仅为半微米。

　　科学家们表示，这两台激光器需要的操作功率都非常低，这是一个重要的突破，这些小尺寸且超低功率的纳米激光器可成为未来微型计算机芯片上的光学电路的重要元件。费曼表示，这些高效的激光器可被用于增强未来光子通讯使用的计算芯片的能力，光子通讯领域需要使用激光器在芯片上遥远的点之间建立通讯链接。这种激光器需要的抽运功率更少，也意味着传送信息需要的光子数量也更少。

　　参与该研究的雅可布工程学院的梅赛德-哈佳维克汉认为，这种无阈值激光器还能被缩小，这使其能从更小的纳米设备那儿捕获激光，因此，它们能被用于制造和分析比目前激光器发出的光波波长更小的超材料。超材料的应用范围从能看见单个病毒或DNA分子的超级镜头到能让物体周围的光弯曲使它“隐身”的隐形设备。

　　费曼表示，这些激光器背后的原理仍需探究。且更大的挑战在于，如何将复杂的光泵替换为电泵，以便将激光器完全集成到光电器件中，因为电泵的性能更好。

　　三、同轴纳米激光器实现无阈值运转

　　研究人员已经开发出了可在室温下运转的、工作在电信波段的最小连续光激光器，并且这些激光器不存在激光阈值。这一研究结果对于片上（on-chip）光通信具有重要意义，如果能将其集成到硅兼容平台，那么该结果对于整个通信行业都具有更为深远的影响。