研究人員通過使用納米天線陣列實現了納米級激光器

A * STAR的研究團隊製造了一個包含一系列納米級半導體圓柱體的微型激光器（見圖）（Nature Nanotechnology，「Directional lasing in resonant semiconductor nanoantenna arrays」）。 這是第一次在非金屬納米結構中實現激光，並且這種納米結構可用來製造用於各種光電器件的微型激光器。

微型激光器廣泛用於如CD和DVD播放器等設備中。現在，光學工程師們正在開發納米級激光器 - 如此小以至於人眼無法看到它們。

A * STAR的研究人員通過使用納米天線陣列實現了納米級半導體結構的激光器。（圖片來源：A * STAR材料研究與工程研究所）

一種有前途的方法是使用由具有高折射率的半導體製成的微小結構陣列。這種結構就像微小天線，在特定波長上產生共振。然而，使用它們來構造腔體是一項很有挑戰的事情，空腔是激光的核心，當光在腔內被放大時，光會向周圍反射。

現在，Arseniy Kuznetsov, Son Tung Ha, Ramón Paniagua-Domínguez和材料研究與工程研究院的同事們已經解決了這個問題，他們利用一個極不尋常的駐波，儘管與連續的輻射波譜共存，可以傳遞能量出去。這種波最早是由量子力學預測的，大約十年前在光學中得到了實驗證明。

這項發明中存在一種意外發現的因素。「我們最初計劃根據陣列中的衍射共振來製造激光，」 Kuznetsov回憶道。「但是在製作樣品並對其進行測試後，我們發現這種強烈的增強效果與預期在不同波長上。當我們回過頭去做進一步的模擬和分析時，我們意識到我們創造了這些特殊的波。」

這次演示是該團隊歷時五年的研究的結果。Kuznetsov指出，這是與時間賽跑，因為其他團體也在努力開發有源納米天線。「到目前為止，在納米天線結構中還沒有實現激光，」他說。「因此，對於介電納米天線來說，這是一大步。」

他們的激光器也優於其他類型的微型激光器。首先，可以很容易地控制其狹窄，明確定義的光束的方向 - 在設備應用中經常需要這種可操作性。此外，由於納米圓柱體分布非常稀疏，因此激光器是高度透明的，這對於包含其他光學組件的多層器件是有益的。

該團隊正在努力開發一種可以電激發的激光器，而不是像現在研究中那樣通過光激發，這將是實現商用納米激光器的重大進步。

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