Команда ученых из Иллинойсского университета десятки лет ведет исследования вертикально-излучающих лазеров (ВИЛ), разновидности диодного полупроводникового лазера, которые излучают свет в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла. ВИЛ применяются в смартфонах, лазерных принтерах, сканерах штрихкодов и даже автомобилях. Но в начале 2020 года ученых заинтересовало новаторское исследование, описывающие новый тип лазера — фотонно-кристаллический поверхностно-излучающий лазер (ФКПИЛ).

Лазеры ФКПИЛ — это новое направление полупроводниковых лазеров, использующих фотонный кристаллический слой для создания лазерного луча с весьма востребованными характеристиками, такими как высокая яркость и узкие, круглые размеры пятна. Этот тип лазера полезен для лидаров, которые применяются, в том числе, для дистанционного зондирования, навигации и сопровождения целей. Не удивительно поэтому, что группа исследователей получила финансирование на разработку этой технологии от Исследовательской лаборатории ВВС США, пишет Phys.

Диоды ФКПИЛ обычно изготавливаются с использованием воздушных полостей, которые оказываются внутри устройства после того, как по периметру нарастает полупроводниковый материал. Однако атомы полупроводника имеют тенденцию перестраиваться и заполнять эти полости, нарушая целостность и однородность структуры фотонного кристалла.

Для того чтобы предотвратить деформацию фотонного кристалла, ученые заменили воздушные полости сплошным диэлектрическим материалом. Внедрив диоксид кремния в наращиваемый полупроводник в качестве части слоя фотонного кристалла, исследователи смогли продемонстрировать первый прототип ФКПИЛ со скрытыми диэлектрическими свойствами.

«Когда мы впервые попытались заново вырастить диэлектрик, мы не знали, возможно ли это вообще, — сказала Эрин Рафтери, главный автор статьи. — В идеале при выращивании полупроводников необходимо сохранить очень чистую кристаллическую структуру на всем протяжении от базового слоя, чего сложно добиться с аморфным материалом, таким как диоксид кремния. Но нам удалось вырастить диэлектрик латерально и соединить его наверху».

Новые лазеры можно будет использовать в ближайшие 20 лет в беспилотных автомобилях, лазерной резке, сварке и космической связи. А пока специалисты из Иллинойса собираются усовершенствовать свою нынешнюю конструкцию, добавив электрические контакты, чтобы можно было подключать лазер к источнику электропитания.

Индийские ученые нашли способ использовать во благо недостатки лазерных импульсов. Они разработали метод генерации протонов с энергией в несколько МэВ импульсами со слабой интенсивностью.