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美國科學(xué)家們制造出迄今最小的室溫納米激光器以及一臺(tái)效率很高的無閾值激光器，其能讓所有光子都以激光形式進(jìn)行發(fā)射，不浪費(fèi)任何光子。相關(guān)研究發(fā)表在2月9日出版的《自然》雜志上。
該研究的合作者之一、加州大學(xué)圣地亞哥分校電子和計(jì)算機(jī)工程系的教授耶沙亞胡•費(fèi)曼解釋道，所有激光器都需要源于外部特定數(shù)量的抽運(yùn)功率來發(fā)射相干光束或激光。產(chǎn)生激光還必須滿足閾值條件，也就是相干輸出要大于產(chǎn)生的自發(fā)輻射。
然而，激光器越小，達(dá)到發(fā)射激光的閾值所需的抽運(yùn)功率越大。為了解決這一問題，科學(xué)家們?yōu)樾录す馄髟O(shè)計(jì)了一種新方法，使用共軸納米腔內(nèi)的量子電動(dòng)力效應(yīng)來減輕閾值限制。該激光腔包含有一個(gè)金屬棒，其被一圈金屬鍍層所包裹，通過修改該激光腔的幾何形狀，科學(xué)家們制造出了這種無閾值激光器。
新設(shè)計(jì)也使他們制造出了迄今最小的室溫激光器。新的室溫納米尺度的共軸激光器比兩年前《自然•光子學(xué)》雜志介紹的最小激光器小一個(gè)數(shù)量級，整個(gè)設(shè)備的直徑僅為半微米。
科學(xué)家們表示，這兩臺(tái)激光器需要的操作功率都非常低，這是一個(gè)重要的突破，這些小尺寸且超低功率的納米激光器可成為未來微型計(jì)算機(jī)芯片上的光學(xué)電路的重要元件。費(fèi)曼表示，這些高效的激光器可被用于增強(qiáng)未來光子通訊使用的計(jì)算芯片的能力，光子通訊領(lǐng)域需要使用激光器在芯片上遙遠(yuǎn)的點(diǎn)之間建立通訊鏈接。這種激光器需要的抽運(yùn)功率更少，也意味著傳送信息需要的光子數(shù)量也更少。
參與該研究的雅可布工程學(xué)院的梅賽德•哈佳維克漢認(rèn)為，這種無閾值激光器還能被縮小，這使其能從更小的納米設(shè)備那兒捕獲激光，因此，它們能被用于制造和分析比目前激光器發(fā)出的光波波長更小的超材料。超材料的應(yīng)用范圍從能看見單個(gè)病毒或DNA分子的超級鏡頭到能讓物體周圍的光彎曲使它“隱身”的隱形設(shè)備。
費(fèi)曼表示，這些激光器背后的原理仍需探究。且更大的挑戰(zhàn)在于，如何將復(fù)雜的光泵替換為電泵，以便將激光器完全集成到光電器件中，因?yàn)殡姳玫男阅芨谩?/p>
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