Группа исследователей из Северо-Западного университета (Northwestern University) разработала метод изготовления единичных экземпляров крошечных нанолазеров, размеры которых составляют несколько нанометров и которые функционируют при комнатной температуре.
Эти плазмонные нанолазеры без всяких затруднений могут быть интегрированы в состав кремниевых полупроводниковых фотоэлектрических приборов, оптических приборов и наноразмерных датчиков. Сокращение размеров фотонных и электронных приборов имеет очень большое значение для реализации сверхбыстрой обработки информации и достижения высокой плотности хранения информации и главным шагом в этом направлении является миниатюризацию ключевого элемента, источника света, лазера.
«Создание источников когерентного света нанометровых размеров имеет важное значение не только для исследований явлений, происходящих на микро- и наноуровне. С помощью таких источников нам удастся создать оптические устройства и приборы с размерами, меньшими, чем определяется дифракционным пределом» — рассказывает Тери Одом (Teri Odom), ученый из Северо-Западного университета и эксперт по нанотехнологиям.
«Тем, что позволило нам создать нанолазер с размерами, меньшими, чем определено дифракционным пределом, стала особая трехмерная форма впадины оптического резонатора, излучающего когерентный свет. Эта форма очень напоминает трехмерный вариант галстука-бабочки» — рассказывает Одом.
Металлическое основание, в котором создано углубление оптического резонатора, является генератором поверхностных плазмонов, поля, состоящего из синхронных колебаний свободных электронов металла. Плазмоны являются явлением квантового мира, поэтому для них не существует никаких фундаментальных ограничений, связанных с дифракцией света.
Форма «бабочки» обладает двумя существенными преимуществами перед формами, созданными в ходе предыдущих попыток создания плазмонных нанолазеров. Во-первых, из-за антенного эффекта она обеспечивает возникновение в нанообъеме четкой электромагнитной «горячей» точки, излучающей свет. И во-вторых, из-за ее дискретной геометрии нанолазер обладает очень малыми энергетическими потерями.