Недавно учёные из Инженерного колледжа Грейнджера при Университете Иллинойса представили уникальную разработку — лазер на основе фотонного кристалла, работающий при комнатной температуре и обладающий длиной волны, безопасной для глаз. Это достижение является настоящим прорывом в области лазерных технологий и открывает широкие перспективы для их дальнейшего применения.

Преимущества нового лазера

Новый лазер основан на принципе фотонной накачки и использует особый тип лазеров — фотонно-кристаллические поверхностно-излучающие лазеры (PCSEL). Основное отличие PCSEL состоит в использовании слоя фотонного кристалла, позволяющего создавать высокоэффективный лазерный луч с высокой яркостью и узким круглым пятном. Такая конструкция обеспечивает стабильность и эффективность работы устройства, что ранее было труднодостижимым результатом.

Одним из ключевых преимуществ нового лазера является его способность работать при комнатной температуре, что устраняет необходимость в дополнительном охлаждении и упрощает эксплуатацию оборудования. Кроме того, выбранная длина волны гарантирует полную безопасность для глаз, что делает возможным широкое внедрение технологии в различные сферы жизни.

Принцип работы и технические особенности

Основной проблемой при создании PCSEL была деформация структуры фотонного кристалла вследствие заполнения воздушных полостей атомами полупроводника. Ученые решили эту задачу путем замены воздушных полостей твердым диэлектриком — диоксидом кремния. Такой подход позволил сохранить целостность кристалла и обеспечить надежную работу лазера.

Процесс производства включает следующие этапы:

1. Создание основы из полупроводникового материала.
2. Формирование слоя фотонного кристалла с внедрением диоксида кремния.
3. Рост полупроводниковой структуры вокруг диэлектрика.
4. Завершение процесса сборки и тестирования готового изделия.

Этот метод позволяет получать высококачественные лазеры с улучшенными характеристиками, готовыми к применению в реальных условиях.

Потенциальные области применения

Перспективы использования нового лазера чрезвычайно широки. Среди возможных направлений выделяются:

• Автономные транспортные средства. Использование лазеров для точного определения положения объектов и построения маршрутов движения.
• Лазерная обработка материалов. Применение в процессах резки и сварки металлов и других материалов.
• Космическая связь. Возможность передачи больших объемов данных на дальние расстояния с минимальными потерями качества сигнала.

Эти направления демонстрируют высокую значимость разработки для современной науки и техники, предлагая эффективные решения актуальных проблем.Разработка учёных из Иллинойса знаменует начало новой эры в лазерных технологиях. Их успех вдохновляет продолжать исследования и развивать данную концепцию дальше. В ближайшее время планируется добавить электрические контакты к устройству, что обеспечит возможность прямого подключения к источникам питания и упростит интеграцию лазера в различные системы.

Созданный лазер на фотонном кристалле не только решает важные технические задачи, но и создает основу для будущих инновационных решений в различных отраслях промышленности и науки.

#глаза #наука #лазер #разработка #инновации