Американские ученые создали источник лазерного излучения, размеры которого в несколько раз меньше длины волны излучаемого ним света. Разработка ляжет в основу нового класса усторйств - от оптических микроскопов высокого решения до фотонных персональных компьютеров, считают авторы исследования, опубликованного в журнале Nature.
Размер излучаемого тела в новом лазере составляет 44 нанометров. Это даст возможность встраивать его в нанорозмерные оптические схемы которые управляют поведением световых волн подобно тому, как современные микропроцессоры и микросхемы управляют электронами. Развитие этой молодой отрасли науки и технологий, что называется фотоника, позволит изготавливать компьютеры и другие электронные устройства намного экономичнее и эффективнее.
Кроме того, благодаря тому, что нанофотонные устройства позволяют манипулировать светом на уровне отдельных фотонов, фотоника обещает подарить миру массу новых технологий и устройств. Одним из них является новое поколение оптических микроскопов, которые позволяют изучать в видимом свете даже отдельные биологические молекулы. Современным оптическим микроскопом, которые используют в своей работе линзы, такая задача не под силу из-за явления дифракции предметов, размер которых составляет меньше половины длины его волны.
Изучением и созданием нанорозмерных оптических схем с использованием фотонных кристаллов ученые занимаются уже достаточно давно, используя в своих экспериментах обычные лазеры. Однако в готовых нанофотонных устройствах в качестве источника света не могут применяться даже наиболее малые по габаритам из существующих лазеров - полупроводниковые. Для того, чтобы вызвать лазерное излучение, в таких лазерах используется возбуждающие освещения, что заставляет рабочее тело лазера -полупроводниковый кристалл - перейти в возбужденное состояние и излучать свет. Сквозь дифракционную грань размер рабочего тела такого лазера не может быть меньше половины длины волны возбуждающие света.
В новом нанолазере, созданном под руководством Михаила Ногинова из Университета Норфолк в США, для возбуждения лазерного излучения вместо световых волн используются так называемые поверхностные плазмоны. Сам лазер представляет собой сферическую наночастицу золота, которая покрыта стекловидной оболочкой, заполненной красителем. Освещение таких наночастиц видимым светом приводит к возбуждению на поверхности золотых наночастиц так называемых поверхностных плазмонов-коллективных колебаний электронов, которые в дальнейшем могут погаснуть, передав энергию своих колебаний кристаллической решетке золота, или резко изменить собственную энергию колебаний, сопровождающееся выпуском фотонов света-лазерного излучения.
При размере в 44 нанометра каждое созданное учеными сферический источник лазерного излучения выпускает свет с длиной волны 530 нанометров, что соответствует зеленому свету.