Российские ученые разработали микролазеры без охлаждения

В петербургском филиале НИУ ВШЭ разработаны микролазеры, размеры которых варьируются от 5 до 8 микрометров. Уникальность разработки заключается в способности функционировать при комнатной температуре без дополнительного охлаждения. 

Это позволяет интегрировать микролазеры непосредственно в микросхемы, открывая новые горизонты для разработки компактных оптических чипов, сенсоров и устройств для квантовых технологий. Для концентрации света внутри них ученые использовали эффект шепчущей галереи, а специальные буферные слои способствуют снижению энергетических потерь и напряжения в структуре.

Создание миниатюрных лазеров – задача непростая, поскольку для эффективной и стабильной работы свет должен многократно отражаться внутри резонатора. Сложность также связана с дефектами в кристаллах, которые ухудшают процесс генерации света. Чтобы минимизировать эти проблемы, исследователи проводили моделирование структуры устройства и подбирали оптимальные условия для создания материалов на кремниевой основе, состоящей из соединений индия, галлия, азота и алюминия.

Старший научный сотрудник лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ Эдуард Моисеев подчеркнул, что эффект шепчущей галереи позволяет свету многократно отражаться внутри микролазера, аналогично распространению шепота в больших соборах. Буферный слой выполняет функцию предотвращения утечки света в подложку и компенсации механических напряжений. По словам руководителя лаборатории Натальи Крыжановской, разработанные микролазеры демонстрируют устойчивую работу и имеют потенциал стать базой для создания более компактных и энергоэффективных оптоэлектронных систем.

Ранее ученые ИТМО разработали сверхкомпактный нанолазер для чипов, что позволит создавать детали для микроэлектроники, в том числе различных датчиков анализа здоровья, устройств цветопередачи в VR-очках и других.