Ученые МФТИ начали разработку нового типа нанолазеров, основанных на комбинации двумерных дихалькогенидов и полупроводниковых нанопроводов. Этот проект направлен на продвижение технологий интегральной и нейроморфной фотоники, а также создание перспективной технологии, получившей название «фотонный мозг», говорится на сайте учебного заведения.
Основная цель проекта заключается в объединении принципов плазмонных и поляритонных лазеров, что обещает революционные изменения в создании компактных устройств оптической электроники. Плазмонные лазеры, иначе называемые спазеры, возникли в начале 21 века. С тех пор технология изготовления таких устройств существенно продвинулась вперед, но одной из ключевых проблем остается необходимость преодоления определенного энергетического барьера («накачка») для перехода системы в режим генерации излучения.
Напротив, поляритонные лазеры свободны от подобного ограничения благодаря уникальному механизму возбуждения, основанному на бозонном процессе конденсации экситонных поляритонов — квазичастиц, обладающих свойствами как света, так и вещества. Такие лазеры функционируют даже при комнатной температуре, аналогично поведению известного физического явления — конденсата Бозе-Эйнштейна, наблюдаемого в сверхохлажденных газовых средах.
Комбинация обеих концепций должна привести к существенному улучшению характеристик современных решений в сфере интегральной фотоники, включая повышение эффективности энергопотребления и улучшение качества передачи сигналов, устраняя ключевое препятствие, называемое учеными «энергетическим бутылочным горлышком».
«Перед нами стоит несколько задач, среди которых отработка технологии производства первых образцов и создание физической модели гибридных плазмон-экситон-поляритонных нанолазеров. Основные этапы работы включают достижение режима сильной связи, демонстрацию бозонного усиления рассеяния гибридных поляритонов и получение неравновесных бозонных конденсатов, излучающих когерентный свет», — комментирует ведущий научный сотрудник Международного центра теоретической физики имени А. А. Абрикосова Антон Налитов.
По словам эксперта, решающее значение для достижения поставленных целей имеют двумерные полупроводники, моноатомные слои дихалькогенидов переходных металлов. Эти материалы позволяют создать условия сильного взаимодействия между светом и веществом даже при обычной комнатной температуре, что крайне важно для приложений в нанофотонике.
Ранее физики раскрыли секрет формирования цветков розы.
