Инженеры-электрики изобрели самые маленькие нанолазеры

Инженеры-электрики изобрели самые маленькие нанолазеры

Команда исследователей из университета Калифорнии (Сан-Диего) создала два поразительных устройства. Первым устройством является самый маленький нанолазер, который имеется на сегодняшний день (имеющий комнатную температуру), а второе, более поразительное устройство — это высокоэффективный «беспороговый» лазер, который направляет все свои фотоны в когерентный свет, без каких-либо отходов, сообщает «The_Anonymous».

Для работы два новых лазера требуют очень мало энергии и это является очень важным прорывом, так как лазеры как правило, требуют всё больше и больше «прокачки» для генерации по сжиманию до нано размеров. Небольшой размер и очень низкое энергопотребление этих нанолазеров может сделать их очень полезными компонентами для будущих оптических схем внедряемых на крошечные компьютерные микросхемы.

Они полагают, что беспороговый лазер может также помочь учёным по развитию новых метаматериалов и искусственно структурированных материалов для работы с суперлинзами, которые могут быть использованы для обнаружения отдельных вирусов или «маскирующихся» молекул ДНК, которые искривляют свет вокруг объекта, чтобы сделать его невидимым.

«Все лазеры требуют определённой «прокачки» из внешнего источника, который излучает когерентный пучок света или излучает когерентный свет», — объяснил Ешайаху Файнман, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Сан-Диего и соавтор нового исследования. Лазерный порог — это точка, где последовательная продукция больше, чем спонтанно произведённое излучение.

Чем меньше лазер, тем больше мощности ему необходимо для достижения точки излучения когерентного света. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи из «UC San Diego» разработали конструкцию для нового лазера, который использует квантовые электродинамические эффекты в коаксиальной нанополости, чтобы облегчить пороговое ограничение. Как и коаксиальный кабель подключённый к телевизору (только в гораздо меньших масштабах), резонатор лазера состоит из металлического стержня, окружённого кольцом с металлическим покрытием и квантовым источником из полупроводника. Хэджэвихэн и остальная часть команды построили беспороговый лазер путём изменения геометрии этой полости.

Новая конструкция также позволила им построить самый маленький нанолазер на сегодняшний день, имеющий непрерывное излучение и комнатную температуру. Новый коаксиальный нанолазер на порядок меньше, чем предыдущий, который бил все рекорды опубликованные в «Nature Photonics», два года назад. Размер этого устройства составляет почти половину микрона в диаметре — для сравнения, точка в конце этого предложения имеет размер почти 600 микрон в ширину.

«Эти высокоэффективные лазеры будут полезны в увеличении будущих вычислительных чипов с оптической связью, где лазеры будут использоваться для создания каналов связи между удалёнными точками на чипе. Потребуется только небольшое количество мощности для достижения излучения когерентного света и сокращения общего числа фотонов, необходимых для передачи информации», — сказал Файнман.

«Конструкция нанолазеров оказалась масштабируемой — это означает, что они могут быть уменьшены до ещё меньших размеров — чрезвычайно важная функция, которая позволяет собирать лазерный свет с наименьшей наноразмерной структурой», — отмечают исследователи. Эта функция в итоге может сделать их полезными для создания и анализа структуры метаматериалов с меньшим, чем длина волны света, которую испускают в настоящее время лазеры.

Файнман сказал, что другие приложения для новых лазеров могут включать в себя крошечный биохимический датчик и дисплей с высоким разрешением, но исследователи всё ещё занимаются разработкой теории того, как эти маленькие лазеры будут работать. Также они хотели бы найти путь для прокачки лазера электрическим способом, вместо оптического.

Соавторы «Беспорогового наноразмерного коаксиального лазера» — Мерседех Хэджэвихэн, Александар Симич, Майкл Кац, Джин Хуонг Ли, Борис Слуцкий, Амит Мизрахи, Виталий Ломакин и Ешайаху Файнман из департамента электротехники и вычислительной техники в «UC San Diego Jacobs». Нанолазеры изготавливаются на «NaNO3» средства университета. Исследование финансировалось исследовательским агентством «Defense Advanced Projects Agency», Национальным научным фондом, Центром интегрированных сетей доступа («CIAN»), «Cymer Corporation» и «U. S. Army Research Office».

Источник: theanonymous.ru

Похожие новости:
Нанолазеры скоро станут реальностью
Ученые и инженеры из Китая, США и Тайваня сконструировали и испытали плазмонный нанолазер. Уменьшая постепенно размеры обычных полупроводниковых лазеров, имеющих диэлектрический оптический резонатор, ученые смогли достичь невероятного дифракционного предела. Его формула - ~(λ/2n)3, где n является показателем преломления. Ученые ..
2012-07-31 2106 0 Технология
0
StarBlazer прогнозируют массовое внедрение умного дома
Пожалуй, самым необычным в новом прогнозе является утверждение о том, что в ближайшем будущем россияне смогут покупать готовые коробочные версии систем "умный дом", которые будут рассчитаны на определенные условия эксплуатации - на даче, в магазине, квартире, коттедже и т.д. Важнейшим ..
2013-07-12 1912 0 Технология
0
Медь помогла нанофотонике преодолеть дифракционный предел
Ученые из МФТИ впервые создали нанофотонные компоненты на основе меди, которые могут эффективно преобразовать свет в поверхностные электромагнитные волны. Это позволит обойти дифракционный предел, который накладывает ограничения на создание нанофотонных микросхем. Результаты исследования опубликованы в журнале ..
2016-02-19 2072 0 Технология
1
Новый лазер для высокоскоростной передачи данных
Инженеры-электрики, университета штата The University of Texas в Арлингтоне и университета University of Wisconsin-Madison, разработали новый лазер для встроенных оптических соединений, который увеличит скорость и энергетическую эффективность компьютера. Свои выводы они опубликовала в журнале Nature Photonics. Высотой всего 2 мкм, меньше ..
2012-07-25 2990 0 Технология
1
Биоинженеры собрали оптическую призму из частиц вирусов
Американские биоинженеры превратили спиральные частицы вирусов в кубики "Лего", из которых они собрали ряд объектов, в том числе и плоскую призму, которая расщепляет свет благодаря структуре, похожей по своему устройству на лапшу быстрого приготовления, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature ..
2011-10-20 2594 0 Технология
0
Чуткий нос на страже безопасности пассажиров
На международной конференции по авиационной безопасности, которая проходила в начале октября в Амстердаме, «Аэрофлот» продемонстрировал свои наработки в борьбе с терроризмом. Служебные лабрадоры, овчарки и спаниели - привычная картина в европейских аэропортах. Четвероногие спецы способны учуять запах опасности как никто другой: ..
2011-10-20 2173 0 Технология
0
Светодиодные лампы могут быть вредны
Освещение, основанное на светодиодах, скоро станет едва ли не повсеместным — в домах, офисах, на городских улицах. Однако ученых настораживает воздействие этого энергоэффективного света. Возможно, такие лампы могут отрицательно сказаться на биологических часах человека. Дело в том, что свет ..
2011-10-20 7496 5 Технология
0
Британцы мумифицировали таксиста по египетскому рецепту
Те или иные способы бальзамирования тел умерших человечество практиковало и после эпохи древнего Египта. Но авторы необычного опыта считают, что именно они первыми наиболее точно и полно восстановили тот, легендарный способ фараонов. Эксперимент провели химик Стивен Бакли (Stephen Buckley) ..
2011-10-20 2486 0 Технология
0
Новая технология РЛС позволит видеть сквозь стены
Способность видеть сквозь стены – уже не предмет научной фантастики, благодаря новой технологии «радар», разработанной в лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института. Так же, как люди и другие животные видят через волны видимого света, которые отражаются от объектов,  видит ..
2011-10-21 5697 0 Технология
1
В России грядет биореволюция
В эти дни в Москве прошло первое собрание технологической платформы "Биоиндустрия и Биоресурсы - БиоТех-2030". Будущее биотехнологии России - в лабораториях биологического факультета Московского университета. Альянс Московского государственного университета имени Ломоносова и корпорации "Ростехнологии" приносит первые плоды."Роли тут совершенно понятны. "Ростехнологии" ..
2011-10-22 2605 0 Технология
0
Биокомпьютеры будут основаны на живых организмах
Иссле­до­ва­тели из Импер­ского Кол­ле­джа в Лон­доне, пока­зали, что они могут постро­ить логи­че­ские эле­менты, кото­рые исполь­зу­ются для обра­ботки инфор­ма­ции в таких устрой­ствах, как ком­пью­теры и мик­ро­про­цес­соры, из без­вред­ных бак­те­рий кишеч­ника и ДНК. Это самые совре­мен­ные био­ло­ги­че­ские вычис­ли­тель­ные ком­плексы когда-либо создан­ные уче­ными. Про­фес­сор Ричард ..
2011-10-23 2258 0 Технология
0
Тротуар стадиона замостят плиткой, собирающей энергию шагов
Нехитрые устройства, которые поместят на тротуар, будут конвертировать энергию ходьбы туристов в электричество. Генератор электричества, работающий от кинетической энергии прохожих, создан британской компанией Pavegen Systems. Её руководителю Лоренсу Кембел-Куку пришла в голову мысль о том, что на популярных туристических ..
2011-10-23 2487 0 Технология
0
Израиль продемонстрировал миру квантовую левитацию
Серия новых опытов в яркой и наглядной форме продемонстрировала зрителям удивительные квантовые эффекты. Парящие без видимой поддержки предметы - можно ли придумать что-то лучшее для того, чтобы обычный человек мог "пощупать" квантовую физику? Ученые из университета Тель-Авива поставили несколько ..
2011-10-23 3403 0 Технология
0
Германия: ветряная и солнечная энергетика
В Германии, где к 2020 году более 30 проц электроэнергии предполагают производить на базе альтернативных источников, в ближайшие годы запланировано строительство до 30 тепловых электростанций, работающих на природном газе. Ориентированная на "зеленые" технологии электроэнергетика страны отдает предпочтение солнечным и ветряным электростанциям. ..
2011-10-23 5406 0 Технология
0
Свет заставили гнуть кремниевый мостик
Ученые создали микроскопический переключатель, для изменения положения которого используется свет. Статья ученых появилась в журнале Nature Nanotechnology, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW. Устройство представляет собой кремниевый мостик-резонатор с линейными размерами 10 микрометров в длину, 0,5 микрометра в ширину и 110 микрометров в толщину. ..
2011-10-24 2309 0 Технология
0