Een kleine laser bestaande uit een reeks halfgeleidercilinders op nanoschaal (zie afbeelding) is gemaakt door een all-A * STAR-team. Dit is de eerste keer dat laseren is bereikt in niet-metalen nanostructuren, en het belooft te leiden tot miniatuurlasers die bruikbaar zijn in een breed scala aan opto-elektronische apparaten.

Microschaallasers worden veel gebruikt in apparaten zoals cd- en dvd-spelers. Nutsvoorzieningen, optische ingenieurs ontwikkelen lasers op nanoschaal - zo klein dat ze niet door het menselijk oog kunnen worden gezien.

Een veelbelovende methode is het gebruik van arrays van kleine structuren gemaakt van halfgeleiders met een hoge brekingsindex. Dergelijke structuren fungeren als kleine antennes, resoneren op bepaalde golflengten. Echter, het was een uitdaging om ze te gebruiken om een ​​holte te bouwen - het hart van een laser, waar licht rondkaatst terwijl het wordt versterkt.

Nutsvoorzieningen, Arseni Kuznetsov, Zoon Tung Ha, Ramón Paniagua-Dominguez, en hun collega's van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering hebben dit probleem overwonnen door gebruik te maken van een hoogst ongebruikelijk type staande golf die op één plek blijft, ondanks dat hij naast een continu spectrum van stralingsgolven bestaat die energie kunnen transporteren. Voor het eerst voorspeld door de kwantummechanica, deze golf werd ongeveer tien jaar geleden experimenteel aangetoond in de optica.

Er was een element van serendipiteit in de uitvinding. "We waren aanvankelijk van plan om een ​​laser te maken op basis van de diffractieve resonanties in de array, " herinnert Kuznetsov zich. "Maar na het fabriceren van monsters en het testen ervan, we ontdekten deze sterke verbetering op een andere golflengte dan verwacht. Toen we teruggingen en verdere simulaties en analyses deden, we realiseerden ons dat we deze speciale golven hadden gecreëerd."

De demonstratie is het resultaat van vijf jaar onderzoek door het team. Het was een race tegen de klok, aangezien andere groepen ook bezig waren met de ontwikkeling van actieve nanoantennes, Kuznetsov merkt op. "Tot nu, laseren is niet gerealiseerd in nanoantennestructuren, "zegt hij. "Dus het is een grote stap voor de diëlektrische nanoantennegemeenschap."

Hun laser heeft ook voordelen ten opzichte van andere soorten miniatuurlasers. Ten eerste, de richting van zijn smalle, goed gedefinieerde straal kan eenvoudig worden gecontroleerd - deze manoeuvreerbaarheid is vaak nodig bij apparaattoepassingen. Ook, omdat de nanocilinders vrij dun verdeeld zijn, de laser is zeer transparant, wat gunstig is voor apparaten met meerdere lagen die andere optische componenten bevatten.

Het team werkt nu aan de ontwikkeling van lasers die elektrisch kunnen worden opgewekt, in plaats van door licht zoals in de huidige studie, wat een belangrijke stap vooruit zou zijn in de richting van het realiseren van commerciële nanolasers.