新型低能量纳米激光器

埃因霍温的研究人员开发出一种新型低能量纳米级激光器，可以向各个方向照射。其全向光发射的关键是引入通常在纳米技术中非常不受欢迎的物质：材料的不规则性。研究人员预见到了广泛的潜在应用，但首先他们希望他们的基础工作能够激励他人进一步改进并加深理解。结果发表在“ 物理评论快报”杂志上。

缺乏对确定系统响应的变量的控制通常被视为科学和技术的诅咒。但是一点点不完美和无序呢?由于我们对纳米制造工艺的控制水平有限，纳米科学中的不完美和不规则性是不可避免的。紊乱可能对纳米系统有害，但如果包含良好，紊乱可能根本不是入侵者，导致新的物理概念和应用。

发表在“ 物理评论快报 ”杂志上的埃因霍温科技大学(TU / e)和荷兰基础能源研究所(DIFFER)的科学家们研究了纳米激光器中缺陷和无序的作用。通过引入轻微程度的紊乱，他们观察到了一个巨大的变化：激光不再在一个特定方向上发射，而是在所有方向上发射。

纳米级激光器(小于人类头发的厚度)的开发是一个非常活跃的研究领域。在普通激光器中，每个光子(光粒子)在位于腔内的介质中被多次“克隆”(例如，一对镜子，光子在其间来回移动，产生具有相同特征的其他光子)。该过程称为受激辐射发光(LASER)的光放大。为了实现激光发射，通常通过介质注入电流，或者用高能光照射电流。激光器发射所需的最小能量称为激光阈值。

另一种激光是所谓的极化激光器。这的工作原理不是克隆光子，而是使非相同光子的相同方式与水蒸气分子大致相同，在不同速度的所有方向上移动，都会凝聚成一滴。光子的凝聚产生激光的强烈和定向发射特性。极化激光器的一个重要优点是它们具有低得多的激光阈值，这使它们成为许多应用的理想选择。

然而，极化子激光器的一个主要问题是它们需要在非常低的温度下工作(例如仅在温度降低时才发生蒸汽冷凝)，但是通过使用有机材料，即使在环境温度下也可以获得极化激光器发射。温度。去年，埃因霍温研究人员证明，他们可以实现在环境温度下运行的纳米级极化激光器，使用金属纳米粒子代替镜子，就像普通激光器一样。

TU / e-DIFFER研究人员现在发现了一种新型的极化激光器，它由一种规则的银纳米条纹图案组成，上面覆盖着有色PMMA聚合物，其染料中含有有机发光分子。然而，银色条纹故意有一定程度的不完美和无序。这种非完美纳米激光器的发射是全向的，主要取决于有机分子的性质。由于全向排放需要来自独立有机分子的排放而不是凝结典型的集体排放，因此在凝结的框架内不会出现这种结果。全向发射的证明为在环境温度下纳米级激光器的发展定义了新的界限。

研究人员认为他们的激光最终可能应用于许多领域。与LED相比，全向激光更亮更明确。这就是为什么它是目前使用LED的显微镜照明的良好候选者。LIDAR(激光成像检测和测距)是另一种潜在的应用。目前的激光雷达使用一个或多个激光器和一组快速移动的镜子，以覆盖大面积来成像远处的物体。全向激光器不需要移动镜，从而显着降低了复杂性。首席研究员Jaime Gomez Rivas教授说，一般照明也是一种选择。“但这项研究仍然非常基础。