Тхе
ласерикоје се користе за осветљавање светских оптичких комуникационих мрежа обично су направљене од влакана допираних ербијумом или ИИИ-В полупроводника, јер ови
ласериможе да емитује инфрацрвене таласне дужине које се могу пренети кроз оптичка влакна. Међутим, у исто време, овај материјал није лако интегрисати са традиционалном силицијумском електроником.
У новој студији, научници у Шпанији су рекли да се у будућности очекује да производе инфрацрвене ласере који могу бити обложени дуж оптичких влакана или нанесени директно на силицијум као део ЦМОС производног процеса. Они су показали да колоидне квантне тачке интегрисане у специјално дизајнирану оптичку шупљину могу генерисати
ласерсветлост кроз оптички комуникациони прозор на собној температури.
Квантне тачке су полупроводници нано-размера који садрже електроне. Енергетски нивои електрона су слични онима правих атома. Обично се производе загревањем колоида који садрже хемијске прекурсоре кристала квантних тачака и имају фотоелектрична својства која се могу подесити променом њихове величине и облика. До сада су се широко користили у разним уређајима, укључујући фотонапонске ћелије, диоде које емитују светлост и детекторе фотона.
Године 2006, тим са Универзитета у Торонту у Канади демонстрирао је употребу колоидних квантних тачака оловног сулфида за инфрацрвене ласере, али то се мора урадити на ниским температурама како би се избегло топлотно узбуђење Оже рекомбинације електрона и рупа. Прошле године, истраживачи из Нанџинга у Кини су известили о инфрацрвеним ласерима произведеним од тачака направљених од сребрног селенида, али су њихови резонатори били прилично непрактични и тешко их је било прилагодити.
У најновијем истраживању, Герасимос Константатос са Технолошког института у Барселони у Шпанији и његове колеге ослањали су се на такозвану дистрибуирану повратну шупљину да би постигли инфрацрвене ласере на собној температури. Овај метод користи решетку за ограничавање веома уског опсега таласне дужине, што резултира једним ласерским модом.
Да би направили решетку, истраживачи су користили литографију електронским снопом за урезивање узорака на сафирној подлози. Изабрали су сафир због његове високе топлотне проводљивости, која може одузети већину топлоте коју генерише оптичка пумпа - ова топлота ће узроковати рекомбинацију ласера и учинити ласерски излаз нестабилним.
Затим су Константатос и његове колеге поставили колоид квантних тачака оловног сулфида на девет решетки различитих висина, у распону од 850 нанометара до 920 нанометара. Такође су користили три различите величине квантних тачака пречника 5,4 нм, 5,7 нм и 6,0 нм.
У тесту собне температуре, тим је показао да може да генерише ласере у комуникацијском ц-опсегу, л-опсегу и у-опсегу, од 1553 нм до 1649 нм, достижући пуну ширину, половину максималне вредности, до 0,9 меВ. Такође су открили да због н-допираног оловног сулфида могу смањити интензитет пумпања за око 40%. Константатос верује да ће ово смањење отворити пут практичнијим ласерима пумпе мање снаге, а можда чак и отворити пут за електрично пумпање.
Што се тиче потенцијалних апликација, Константатос је рекао да решење за квантне тачке може донети нове ЦМОС интегрисане ласерске изворе за постизање јефтине, ефикасне и брзе комуникације унутар или између интегрисаних кола. Он је додао да с обзиром на то да се инфрацрвени ласери сматрају безопасним за људски вид, он такође може побољшати лидар.
Међутим, пре него што се ласери могу ставити у употребу, истраживачи морају прво да оптимизују своје материјале како би демонстрирали употребу ласера са континуираним таласним или дугим пулсним пумпним изворима. Разлог за то је избегавање употребе скупих и гломазних суб-пикосекундних ласера. Константатос је рекао: „Наносекундни импулси или континуирани таласи ће нам омогућити да користимо диодне ласере, чинећи то практичнијим подешавањем.
