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美造出最小和最高效的無閾值激光器

 昵稱2751097 2012-04-01
美造出最小和最高效的無閾值激光器 

美造出最小和最高效的無閾值激光器 






美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員制造出迄今最小的室溫納米激光器以及一臺(tái)效率很高的無閾值激光器，能讓所有光子都以激光形式進(jìn)行發(fā)射，不浪費(fèi)任何光子。

所有激光器都需要源于外部特定數(shù)量的抽運(yùn)功率來發(fā)射相干光束或激光。產(chǎn)生激光還必須滿足閾值條件，也就是相干輸出要大于產(chǎn)生的自發(fā)輻射。然而，激光器越小，達(dá)到發(fā)射激光的閾值所需的抽運(yùn)功率越大。為了解決這一問題，科學(xué)家們?yōu)樾录す馄髟O(shè)計(jì)了一種新方法，使用共軸納米腔內(nèi)的量子電動(dòng)力效應(yīng)來減輕閾值限制。該激光腔包含有一個(gè)被一圈金屬鍍層所包裹的金屬棒，通過修改該激光腔的幾何形狀，科學(xué)家們制造出了這種無閾值激光器。

新設(shè)計(jì)也使他們制造出了迄今最小的室溫激光器。新的室溫納米尺度的共軸激光器比兩年前《自然—光子學(xué)》雜志介紹的最小激光器小一個(gè)數(shù)量級(jí)，整個(gè)設(shè)備的直徑僅為半微米。

這兩臺(tái)激光器需要的操作功率都非常低，這是一個(gè)重要的突破，這些小尺寸且超低功率的納米激光器可成為未來微型計(jì)算機(jī)芯片上的光學(xué)電路的重要元件。這些高效的激光器可被用于增強(qiáng)未來光子通訊使用的計(jì)算芯片的能力，光子通訊領(lǐng)域需要使用激光器在芯片上遙遠(yuǎn)的點(diǎn)之間建立通訊鏈接。這種激光器需要的抽運(yùn)功率更少，也意味著傳送信息需要的光子數(shù)量也更少。

參與該研究的雅可布工程學(xué)院的Mercedeh Khajavikhan認(rèn)為，這種無閾值激光器還能被縮小，這使其能從更小的納米設(shè)備捕獲激光，因此能被用于制造和分析比目前激光器發(fā)出的光波波長更小的超材料。超材料的應(yīng)用范圍從能看見單個(gè)病毒或DNA分子的超級(jí)鏡頭到能讓物體周圍的光彎曲使它“隱身”的隱形設(shè)備。（黃?。?/span>

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