Российские ученые разработали эффективные микролазеры диаметром всего 5–8 микрометров

Исследователи НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге сделали значительный шаг в области оптоэлектроники, создав компактные микролазеры диаметр которых составляет всего 5–8 микрометров. Эти новые устройства, использующие эффект шепчущей галереи, работают при комнатной температуре и не требуют охлаждения, что делает их идеальными для интеграции в современные микросхемы и сенсоры.

Главной проблемой при создании таких лазеров было удержание света в миниатюрном резонаторе. Исследователи смогли преодолеть это препятствие благодаря сочетанию нескольких инновационных подходов. Микролазеры, изготавливаемые из кристаллических соединений индия, галлия, азота и алюминия, удобно размещаются на кремниевых подложках, что открывает перспективы для создания нового поколения оптоэлектронных устройств.

Лазеры усиливают свет внутри резонатора, позволяя ему многократно отражаться, что критически важно для стабильной работы устройства. Однако, чем меньше диаметр лазера, тем сложнее удержать свет, не теряя его энергию. В процессе разработки ученые сталкивались и с проблемами микроскопических дефектов в материалах, что требовало тщательной подбора условий синтеза и моделирования свойств кристаллов.

Для минимизации потерь излучения был добавлен буферный слой из нитридов алюминия и галлия, который также компенсирует механические напряжения. Это новшество позволяет сохранить эффективность работы микролазеров даже при уменьшенных размерах, тем самым открывая новые возможности в области интеграции лазеров в чипы и квантовые технологии. Результаты исследования были опубликованы в «Письмах в Журнал технической физики».

]]>