Графен як матеріал для надшвидких лазерів, Комп’ютерний Огляд
Дослідники з Кембриджського університету (Великобританія) та Національного центру наукових досліджень (CNRS, Франція) виготовили надшвидкий графеновий лазер із синхронізацією мод. Результат, який дещо несподівано став наслідком відсутності у графена забороненої зони, відкриває шлях до оптичних пристроїв, що базуються на цьому матеріалі.
Сьогодні домінуюча технологія при виготовленні так званих лазерів із синхронізацією мод (тобто лазерів, які генерують надкороткі імпульси з дуже високою частотою повторення) базується на дзеркалах з поглинача, що насичується (SESAM). Однак такі пристрої є складними та дорогими та вкрай обмеженими по ширині смуги спектру.
Новий надшвидкий лазер використовує графен та шари графена для синхронізації мод. «В принципі, це дещо дивовижний результат, тому що графен не має забороненої зони, яка є ключовою вимогою для синхронізації мод у SESAM», - каже керівник розробки Андреа Феррарі (Andrea Ferrari).
Команда вивчила, як світло поглинається у графені і як збуджені ним носії зарядів поводяться у матеріалі. Зокрема, вони підкреслили ключову роль принципу Паулі для насичення світла, що поглинається. Внаслідок цього принципу накачування електронів у збуджений стан відбувається швидше, ніж їхня релаксація. Це тому, що у кожному стані може лише один електрон.
Так як дираківські електрони в графені мають лінійну дисперсію, то смуга спектру поглинача, що насичується, набагато перевершує таку для будь-якого іншого відомого матеріалу.
Спочатку дослідники виготовили графено-полімерний композит, отриманий із розчину графену. Потім вонипомістили цей композит між двома оптичними волокнами у лазерному резонаторі.
«Графен є ідеальним широкосмуговим поглиначем, що насичується, здатним оперувати в діапазоні від ультрафіолетових хвиль до видимого та інфрачервоного світла, - сказав Феррарі. – Наш надшвидкий лазер, який використовує широкосмугову оптичну нелінійність графена, не потребує забороненої зони, розширює практичне застосування цього новаторського матеріалу від наноелектроніки до оптоелектроніки та інтегральної фотоніки».
| +13 голоси |
Надрукувати Надіслати другу