Новый тип лазера принимает только небольшую часть такого же количества пространства как стандартный лазер, бригада отчетов физиков. Штуковина размера миллимикрона могла обеспечить ключевой инструмент для исследователей, пытающихся развивать новый тип технологии чипа, названной «plasmonics», смешивающим электронику и оптику.Лазер усиливает свет в изящно яркий и однородный луч через странный квант механический процесс, названный «стимулированная эмиссия». Сердце устройства состоит из двух встреч зеркал, один из которых только частично рефлексивен так, чтобы это пропустило некоторый свет.
Для получения лазерного движения оператор «волнует» светоизлучающий материал, сидящий между двумя зеркалами путем уничтожения его с электричеством или ярким светом на него. Некоторые атомы в материале тогда испускают частицы света или фотоны, подпрыгивающие назад и вперед между зеркалами. Поскольку они проходят через материал, фотоны стимулируют больше атомов для испускания фотонов, вызывая поток света – лазерный луч.
Природа устанавливает границы того, насколько маленький лазер может быть, как бы то ни было. Если зеркала будут меньшими в диаметре, чем половина длины волны света, то свет не подпрыгнет аккуратно между зеркалами. Вместо этого это «дифрагирует» от них и распространится так, чтобы это просочилось стороны лазера.Для обхождения этого «предела дифракции», Сян Чжана и бригады во главе с физиком в Калифорнийском университете, Беркли, и Лоуренсом Беркли, Национальная Лаборатория эксплуатировала тонкие взаимодействия между светом и металлическими поверхностями.
Когда свет поражает поверхность, он может выделить волну, названную поверхностным плазмоном, который является своего рода комбинацией световой волны и легким колебанием электронов в металле. Такая волна может быть ограничена намного меньшим пространством, чем чистая световая волна может. Таким образом для создания супертощего лазера Чжан и коллеги установили микрометровый, провод шириной в миллимикроны сульфида кадмия на серебряной поверхности, покрытой миллимикронами фторида магния.
Они тогда убили нанопровод со светом, чтобы заставить его испускать фотоны. Большинство произведенных поверхностных плазмонов этих фотонов, пронесшихся вперед ниже провода и подпрыгнувших назад и вперед между его хвостами. Так же, как в обычном лазере, плазмоны стимулировали атомы в сульфиде кадмия для излучения большего количества света, в свою очередь произведшего больше плазмонов в безудержном процессе, бригада сообщает онлайн на этой неделе по своей природе.
Часть энергии плазмонов появилась из хвостов канала как лазерный свет с длиной волны 489 миллимикронов.Канал в устройстве Чжана измеряется всего 40 миллимикронов шириной 5 миллимикронами высотой, намного меньшими, чем примерно 250 миллимикронов диаметром из стандартного лазера подобной длины волны. Однако, устройство бригады действительно не совсем устанавливает рекорд для самого маленького лазера. 26 августа, Михаил Ногинов из Норфолкского государственного университета в Вирджинии и коллег, о которых сообщают по своей природе подобная трансгрессия с помощью сфер на 44 миллимикрона кремнезема с золотыми ядрами на 14 миллимикронов.
Бригада Ногинова блистала свет на приостановке таких сфер и смогла взволновать немного отличающиеся плазмоны, не путешествующие на поверхностях сферы. Они нашли, что в каждой сфере, плазмоны могли стимулировать производство еще большего количества плазмонов и, следовательно, эмиссия света. Это заставляет каждого человека усеять самый маленький лазер до сих пор.Таким образом, какой крохотный лазер лучше?
Это зависит от того, что Вы хотите сделать, говорит Марк Стокмен, теоретический физик в Университете штата Джорджия в Атланте и члене бригады предсказавших исследователей, такие plasmonic лазеры могли бы быть возможными. Некоторые физики и инженеры надеются построить наносхемы, управляющие plasmonics для бракосочетания на быстродействующей электронике и быстродействующей оптике. Лазер Чжана мог бы сделать идеальный источник энергии для таких схем, тогда как точки Ногинова могли бы служить самими логическими элементами схемы, говорит Стокмен. «Оба – абсолютно ошеломляющие достижения», говорит он, «но заявления могут несколько отличаться».
Но Дэвид Бергман, теоретик в Тель-Авивском университете в Израиле и сотруднике Стокмена, отмечает, что никакая штуковина не довольно готова к прайм-тайму: «Они составляют в этом доказательстве пункта принципа».