Фото дня: полупроводниковый лазер Рамана

Компания Intel официально объявила о технологическом прорыве в области полупроводниковых лазеров. Инженерам компании удалось создать кремниевый лазер Рамана, выдающий постоянный луч. Понятно, что самостоятельно излучать свет в видимом диапазоне кремнию проблематично. Зато он значительно усиливает падающий на него световой поток и передает его в инфракрасном спектре.

На кремниевом чипе размещены сразу 8 лазеров!

При замыкании контактов внешний свет усиливается в чипе, в результате чего лазерный луч выходит через подсоединенное (на фото справа) оптоволокно.

В чем преимущества такого лазера? Существующие на сегодняшний момент оптические и полупроводниковые лазеры очень дороги из-за применяемых в них редких металлов и кристаллов. Для оптического лазера самым дорогостоящим является точное позиционирование кристалла и оптоволокна. Новый лазер изготавливается из дешевого кремния, для его производства можно использовать уже существующее оборудование.

Массовое использование лазера Рамана возможно только лет через пять. Недорогие лазеры быстро освоят рынок медицинских приборов и начнут появляться в компьютерах. Ведь передавать информацию через световой поток намного удобнее - ниже нагрев, выше скорости.

Спрашивается, почему такой лазер не был создан раньше, в чем технологическая сложность? Лазер базируется на эффекте Рамана, когда облучение кристаллической структуры фотонами вызывает вибрацию атомов молекулярной решетки. В результате соударений происходит изменение энергетического уровня фотонов, что вызывает вторичное излучение на другой длине волны. Проблема состояла в том, что накоплению энергии в системе мешали выбитые из решетки электроны, создающие непроходимое для света облако.

Достижение Intel заключалось в интеграции в полупроводниковую структуру волновода так называемого PIN-устройства («P-тип - ядро - N-тип»). При подаче напряжения на PIN-устройство оно действует как своего рода вакуум и удаляет большую часть электронов, препятствующих прохождению луча света по волноводу микросхемы. В сочетании с эффектом Рамана, PIN-устройство позволяет реализовывать лазерный луч постоянного свечения.

Источник новости: Intel