發(fā)現的新現象解決了激光器中常見的問題 波長分裂

物理學家已經發(fā)現了如何解決由稱為量子點的新型材料制成的激光器中出現的主要問題。對于一個新興的光子學研究領域來說，前所未有的現象將是非常重要的，包括有朝一日制造使用光而不是電子來編碼信息的微芯片。由猶他大學物理學家領導的團隊已經發(fā)現了如何解決由稱為量子點的新型材料制成的激光器中出現的主要問題。對于一個新興的光子學研究領域來說，前所未有的現象將是非常重要的，包括有朝一日制造使用光而不是電子來編碼信息的微芯片。該研究于2019年2月4日在Nature Communications雜志上發(fā)表。

激光器是放大光的裝置，通常產生單個窄光束。光束的強度取決于構建激光器的材料;光穿過材料，產生由具有相似波長的光波構成的光束，將大量能量集中到一個小區(qū)域。能夠放大光束能量的這種材料特性稱為“增益”。

許多科學家正在制造帶有量子點的激光器。量子點是半導體材料的微小晶體，其尺寸僅為約100個原子。晶體的大小決定了光束的波長，從藍光到紅光，甚至到紅外。

人們對量子點激光很感興趣，因為它們可以通過使用不同的半導體材料和選擇不同形狀和尺寸的激光，通過生長不同尺寸的晶體來調節(jié)特性。缺點是量子點激光通常包含微小的缺陷，將光分成多個波長，從而分散光束的能量，使其功能降低。理想情況下，您希望激光將功率集中到一個波長。

這項新研究旨在糾正這一缺陷。首先，佐治亞理工學院的合作者用硒化鎘制造了50個微觀盤狀量子點激光器。然后，U團隊表明，幾乎所有的激光器都存在分裂光束波長的缺陷。

研究人員然后將兩個激光器耦合在一起以校正波長分裂。他們將一個激光器置于全增益狀態(tài)，描述了可能的最大能量。為了獲得充分的收益，科學家們將第一盞激光器上的綠光稱為“泵浦”光。量子點材料吸收光并重新發(fā)射更強大的紅光束。它們照射在激光上的綠光越強，能量增益越高。當第二個激光器沒有增益時，兩個激光器之間的差異阻止了任何相互作用，并且仍然發(fā)生分裂。然而，當團隊向第二個激光器照射綠光時，其增益增加，關閉了兩個激光器之間的增益差異。一旦兩個激光器中的增益變得相似，兩個激光器之間的相互作用就會校正分裂并將能量聚焦成單個波長。這是任何人第一次觀察到這種現象。

這些發(fā)現對一個新的領域有影響，稱為光學和光子學研究。在過去的30年里，研究人員一直在嘗試使用光來傳輸信息，而不是傳統(tǒng)電子產品中使用的電子。例如，不是在微芯片上放置大量電子來使計算機運行，有些人設想使用光來代替。激光器將是其中的重要部分，并且正確的波長分裂可以通過光控制信息提供顯著的益處。在該領域中使用諸如量子點之類的材料也是一個主要優(yōu)點。

“有人可以使用量子點制作無缺陷的激光器并非不可能，但它會花費昂貴且耗時。相比之下，耦合是一種更快，更靈活，更經濟有效的糾正問題的方法，”Evan說。 Lafalce，U的物理和天文學研究助理教授，也是該研究的主要作者。“這是一個技巧，因此我們不必制作完美的量子點激光器。”