の
レーザー世界の光通信ネットワークの照明に使用される光ファイバーは、通常、エルビウムドープファイバーまたは III-V 族半導体で作られています。
レーザー光ファイバーを介して伝送できる赤外線波長を放射できます。しかし同時に、この材料を従来のシリコンエレクトロニクスと統合するのは簡単ではありません。
新しい研究でスペインの科学者らは、将来的にはCMOS製造プロセスの一環として、光ファイバーに沿ってコーティングしたり、シリコン上に直接蒸着したりできる赤外線レーザーを製造することが期待されていると述べた。彼らは、特別に設計された光キャビティに統合されたコロイド量子ドットが、
レーザ室温で光通信窓を通した光。
量子ドットは、電子を含むナノスケールの半導体です。電子のエネルギー準位は実際の原子のエネルギー準位と似ています。これらは通常、量子ドット結晶の化学前駆体を含むコロイドを加熱することによって製造され、サイズや形状を変更することで調整できる光電特性を備えています。これまでに、太陽電池、発光ダイオード、光子検出器などのさまざまなデバイスに広く使用されています。
2006年、カナダのトロント大学のチームは、赤外線レーザーに硫化鉛コロイド量子ドットを使用することを実証したが、電子と正孔のオージェ再結合の熱励起を避けるために低温で行う必要がある。昨年、中国の南京の研究者らは、セレン化銀で作られたドットによって生成される赤外線レーザーについて報告したが、その共振器は非常に非実用的であり、調整が困難であった。
最新の研究では、スペインのバルセロナ工科大学のゲラシモス・コンスタンタトスとその同僚らは、いわゆる分散フィードバックキャビティを利用して、室温で赤外線レーザーを実現しました。この方法では、回折格子を使用して非常に狭い波長帯域を制限し、その結果、単一のレーザー モードが得られます。
回折格子を作成するために、研究者らは電子ビームリソグラフィーを使用してサファイア基板上にパターンをエッチングした。彼らがサファイアを選択した理由は、熱伝導率が高く、光ポンプによって生成される熱のほとんどを奪ってしまう可能性があるためです。この熱によりレーザーが再結合し、レーザー出力が不安定になります。
次に、コンスタンタトスらは、850ナノメートルから920ナノメートルの範囲の異なるピッチを持つ9つの格子上に硫化鉛量子ドットコロイドを配置した。また、直径 5.4 nm、5.7 nm、6.0 nm の 3 つの異なるサイズの量子ドットも使用しました。
研究チームは室温テストで、1553 nmから1649 nmまでの通信cバンド、lバンド、uバンドでレーザーを生成でき、最大値の半分である0.9の全幅に達することを実証した。私V。彼らはまた、n 型ドープ硫化鉛により、ポンピング強度を約 40% 低減できることも発見しました。コンスタンタトス氏は、この削減により、より実用的な低出力励起レーザーへの道が開かれ、さらには電気励起への道が開かれる可能性があると考えています。
潜在的な応用例として、コンスタンタトス氏は、量子ドットソリューションは、集積回路内または集積回路間の安価で効率的かつ高速な通信を実現する新しいCMOS集積レーザー光源をもたらす可能性があると述べた。同氏は、赤外線レーザーが人間の視覚に無害であると考えられていることを考慮すると、ライダーの改善にもつながる可能性があると付け加えた。
ただし、レーザーを使用する前に、研究者はまず材料を最適化して、連続波または長パルス励起光源によるレーザーの使用を実証する必要があります。その理由は、高価でかさばるサブピコ秒レーザーの使用を避けるためです。コンスタンタトス氏は、「ナノ秒パルスや連続波によってダイオードレーザーの使用が可能になり、より実用的な設定になるだろう」と述べた。
