Микролазеры для фотонных компьютеров будущего можно создавать быстро и дёшево уже сейчас

Учёные Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с российскими коллегами из ИТМО, учёными Техасского университета Далласа и Австралийского национального университета предложили эффективный, быстрый и дешёвый способ создавать перовскитные микролазеры —  источники интенсивного светового излучения для оптических микрочипов, которые будут применяться в компьютерах нового поколения. Подробнее - в материале Planet Today.

Статья об этом вышла ACS Nano (импакт-фактор 13).

Используя ультракороткие лазерные импульсы, учёные напечатали оптические  микродисковые лазеры в тонких перовскитных плёнках на стеклянной подложке. Полученные перовскитные лазеры могут применяться в компьютерах будущего и шире — обеспечивать работу фотонных схем в устройствах сверхбыстрой обработки информации.

«Мы использовали фемтосекундные лазерные импульсы со специальным профилем интенсивности в форме бублика. Прямое воздействие серии таких малоэнергетических импульсов на тонкую пленку галоидного перовскита позволяет сформировать диски диаметром до 2 микрон с аккуратными краями и минимальным термическим воздействием на перовскитный материал, что важно для последующей стабильной работы полученного лазера. Разработанная нами оригинальная технология лазерной печати позволяет быстро, малозатратно и с высокой степенью контроля производить микродиски разных диаметров практически в конвейерном режиме. Важно что, оптимизация геометрии микродисков, изготовленных методом лазерной печати, позволила впервые получить перовскитный микролазер, стабильно работающий в одномодовом режиме генерации, то есть на одной длине волны. Это делает их перспективными для создания фотонных и оптоэлектронных наноприборов, микросенсоров и т.д.». — Рассказал научный сотрудник центра НТИ ДВФУ по виртуальной и дополненной реальности Алексей Жижченко.

Перовскитные микролазеры демонстрируют впечатляющую производительность, работают при комнатной температуре и дёшевы в производстве. Однако до сегодняшнего дня их изготовление было определённым вызовом для учёных. Проблема заключалась в отсутствии эффективных и малозатратных методов производства. Например, химический синтез не гарантирует получение структур одинакового размера с контролируемыми характеристиками. Контроль достигается с использованием шаблонов, производимых дорогостоящими методами нанолитографии. Кроме того, параметры перовскитных микролазеров, продемонстрированных ранее, не позволяли добиться их одномодового режима работы. Оригинальный метод лазерной печати перовскитных дисков, разработанный учёными ДВФУ и ИТМО в партнёрстве с зарубежными коллегами, снимает это ограничение. Он позволяет легко создавать стабильные лазерные источники света с заданными, контролируемыми параметрами. Методика может быть внедрена в производство уже в ближайшем будущем.

«Достижения сотрудников центра НТИ ДВФУ по виртуальной и дополненной реальности стали следствием реализации приоритетного проекта «Материалы». Нам удалось собрать активную международную команду специалистов мирового уровня, значительная часть которой – молодые учёные до 30 лет.» — Отмечает проректор ДВФУ по научной работе Кирилл Голохваст. — Проведение лазерных исследований такого уровня стало возможно благодаря установленному новому фемтосекундному лазерному литографу, а также тесному сотрудничеству коллективов физиков ДВФУ и ИТМО».

Название природного материала перовскит, на основе которого изготавливают микролазеры, от фамилии Перовский. Его первооткрыватель, немецкий ученый, назвал материал в честь своего покровителя, министра Российской Империи, графа Льва Алексеевича Перовского.