Российские физики создали микролазеры для встраивания в микросхемы

Фото из открытых источников

Российские ученые предложили методику создания миниатюрных лазеров, которые могут быть использованы в составе микросхем. По информации, предоставленной пресс-службой Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ), разработанные устройства диаметром всего 5–8 микрометров эффективно работают при обычной температуре, без необходимости в охлаждающих системах, пишет ТАСС.

В основе нового подхода лежит использование так называемого эффекта шепчущей галереи. Это физическое явление хорошо известно в акустике: например, в некоторых древних храмах звук, произнесённый у одной стены, можно отчетливо услышать у противоположной. В оптике тот же эффект позволяет световым волнам многократно отражаться внутри круглого резонатора, что существенно снижает потери энергии и делает возможным усиление светового сигнала даже в очень маленьких лазерах.

Команда из НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге совместила этот эффект с использованием особого буферного слоя, состоящего из комбинации нитрида алюминия и нитрида галлия. Причем химический состав этого слоя меняется вглубь структуры. Это решение помогает устранить механические напряжения между различными материалами в конструкции лазера и значительно уменьшает потери излучения при работе устройства.

Создание подобных лазеров представляет собой сложную задачу, особенно из-за проблем, связанных с удержанием света в резонаторах малых размеров. По мере уменьшения размеров резонатора возрастают утечки излучения, и эффективность работы падает. Однако российским исследователям удалось преодолеть эти ограничения за счёт точного подбора материалов и структуры устройства.

Испытания экспериментальных образцов подтвердили, что новые микролазеры могут стабильно работать при комнатной температуре, демонстрируя высокую эффективность. Эти качества делают их привлекательными для интеграции в электронные и оптоэлектронные схемы будущего, включая сенсоры, миниатюрные передатчики данных и элементы квантовых технологий.

Миниатюрные размеры микролазеров, сопоставимые с размерами эритроцитов, открывают путь к созданию ещё более компактных устройств. Например, их можно использовать в медицинских имплантах, портативных диагностических системах, а также в технологиях передачи информации внутри чипов.