Исследователи из университета ИТМО совместно со специалистами Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ создали самый маленький в мире лазер с синим свечением. Это достижение открывает возможность разработки сверхчетких дисплеев с разрешением, которое ранее считали теоретически недостижимым. Разработанный нанолазер может применяться в системах дополненной реальности, квантовых процессорах и в компактных сенсорах.
«Объем созданного нанолазера составлял всего 0,005 мкм³, что приблизительно в 13 раз меньше куба длины волны его излучения. Это является рекордом для синего диапазона (400–500 нм). Активный элемент лазера представляет собой микроскопический кубик из перовскита, полученный методом химического синтеза в растворе. Его размеры составляют около 195 × 190 × 145 нм. Частица располагается на серебряной подложке, которая служит зеркалом, удерживающим и усиливающим свет внутри наночастицы», — комментирует ведущий научный сотрудник и заведующий лабораторией Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Денис Баранов.
Команде удалось преодолеть дифракционный предел — базовое правило, согласно которому нельзя создать световой элемент меньшего размера, чем длина волны испускаемого света. Новый лазер работает по уникальному принципу, основанному на поляритонах — гибридных состояниях света и вещества. В отличие от классических лазерных устройств, ему не требуется преодолевать высокий «пороговый» барьер для начала генерации.
«Механизм работы устройства основан на передовой концепции поляритонных лазеров. В нем происходит сильная связь между экситонами и светом, локализованным внутри наночастицы. Это позволяет достигать генерации без порога инверсии населения, что снижает энергопотребление и упрощает конструкцию. Сочетание мощного экситонного отклика перовскита, его высокого кристаллического качества и оптимизированных резонансных свойств делает нашу конструкцию нанолазера лидером среди существующих в синем спектре», — отметил ученый.
На данный момент лазер продемонстрировал стабильную работу при низких температурах — примерно 80 К (около -193°C). Следующий этап для исследователей — получить генерацию при комнатной температуре, что необходимо для коммерческого применения технологии.
Подробности доступны в эксклюзивном материале «Известий»:
Размер имеет свечение: мельчайший лазер позволит создать сверхчеткий дисплей