Современная наука использует для создания лазеров газ, жидкость,
химические реакции. Тем не менее самым используемым является
полупроводниковый лазер, основанный на особом механизме накачки. В этом
году полупроводниковым лазерам исполняется 50 лет. За это время, пройдя
стадию от научного открытия до повсеместного использования, они прочно
укрепились в нашей жизни. Но даже после стольких лет исследований
осталась малоизученная ниша фиолетовых лазеров, основой которых является
нитрид галия (GaN) – наиболее перспективный материал в электронике.
Трудность их исследования заключается в тяжелом технологическом
изготовлении. Хорошие образцы стали появляться сравнительно недавно в
Японии.
Задачей Европейского проекта, в котором принимают совместное участие
ученые из ФИАН и Кембриджского университета, было исследование
импульсных режимов лазеров в синем/фиолетовом диапазоне. Японские
компании (Sony, Sharp и другие) преуспели в исследовании непрерывного
излучения подобных лазеров. На основе их исследований уже созданы
технические приборы: например, приводы blu-ray. Импульсные же режимы
генерации света в фиолетовом диапазоне с помощью полупроводников
остаются малоизученной областью.
«В качестве образцов для исследования мы использовали лазеры,
использующиеся в blu-ray приводах для компьютеров, модифицированные
ионными пучками с помощью имеющегося в Кембриджском университете
оборудования. Произведенная модификация в совокупности с введением в
резонатор лазера управляемого поглощения позволила очень сильно менять
динамику лазера, переводить его из непрерывного режима в импульсный», –
комментирует результаты один из участников и руководителей проекта,
ведущий научный сотрудник ФИАН, доктор физико-математических наук Петр
Петрович Васильев.
Полученные лазеры исследовались в ФИАН на аппаратуре, позволяющей
измерять импульсы с пикосекундной (10-12 с) и фемтосекундной (10-15 с)
точностью. Для регистрации этих импульсов использовали
сверхбыстродействующие электронно-оптические камеры. Данная техника,
связанная с фотоэлектронной регистрацией, первоначально была разработана
в ФИАН.
Главная проблема проводимых исследований заключается в том, что нитрид
галия, который лежит в основе этих лазеров, тяжел технологически. В нем
масса дефектов, также он быстро деградирует на воздухе, то есть
исследуемые лазеры имеют короткий «срок жизни», что ограничивает также и
время их исследования.
«Мы смогли получить только пикосекундные импульсы, хотя и надеялись на
фемтосекундные. Однако и эти результаты позволили превзойти параметры
японцев из лаборатории Sony. Согласно их публикациям, при дополнительном
использовании линз, объективов, дифракционных решеток, а также внешнего
резонатора они смогли генерировать импульсы величиной в единицы
пикосекунд. А у нас не используются никакие внешние компоненты, и при
этом результат в 1,4 пикосекунды», – комментирует Васильев.
Проводимые исследования имеют большую ценность не только с научной
точки зрения, но и для применений в области биологии и медицины.
Например, микроскопические масштабы лазера позволят создавать компактные
приборы, мобильные и удобные в использовании, а короткая длительность
импульса – исследовать и воздействовать на клетки организма, не разрушая
их.
Источник: АНИ «ФИАН-Информ»