सबसे छोटा सेमीकंडक्टर लेजर जन्म है

July 29, 2020

हाल ही में, ITMO विश्वविद्यालय) रूस of के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने घोषणा की कि उसने कमरे के तापमान पर दृश्यमान प्रकाश रेंज में दुनिया का सबसे कॉम्पैक्ट अर्धचालक लेजर विकसित किया है।शोध दल के लेखक के अनुसार, यह लेज़र एक नैनोकण है जिसका आकार केवल 310 नैनोमीटर (लगभग 1/3000 मिलीमीटर) है, जो कमरे के तापमान पर हरी सुसंगत प्रकाश उत्पन्न कर सकता है और यहां तक ​​कि इसे नग्न आंखों से भी देखा जा सकता है। एक मानक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप।

 

यह उल्लेखनीय है कि वैज्ञानिकों ने दृश्य प्रकाश बैंड के हरे हिस्से को सफलतापूर्वक पार कर लिया है।इस लेख के मुख्य शोधकर्ता, आईटीएमओ यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ फिजिक्स एंड इंजीनियरिंग के प्रोफेसर सर्गेई मकरोव ने कहा: "आधुनिक प्रकाश उत्सर्जक अर्धचालक, क्षेत्र में, 'ग्रीन गैप' की समस्या है।ग्रीन गैप का अर्थ है कि प्रकाश उत्सर्जक डायोड में प्रयुक्त पारंपरिक अर्धचालक सामग्रियों की क्वांटम दक्षता स्पेक्ट्रम के हरे हिस्से में तेजी से गिरती है।यह समस्या पारंपरिक अर्धचालक सामग्रियों से बने कमरे के तापमान नैनोलर्स के विकास को जटिल बनाती है।"

 

ITMO विश्वविद्यालय के अनुसंधान दल ने अपने नैनो लेजर के लिए सामग्री के रूप में पर्कोवसाइट हलाइड को चुना।पारंपरिक लेजर दो प्रमुख तत्वों से बने होते हैं-एक सक्रिय माध्यम जो सुसंगत उत्तेजना और उत्सर्जन और एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र की अनुमति देता है जो लंबे समय तक अंदर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को परिभाषित करने में मदद करता है।Perovskite इन दो विशेषताओं को प्रदान कर सकता है: नैनोमीटर कणों का एक निश्चित आकार दोनों सक्रिय मीडिया और उच्च दक्षता वाले अनुनादक के रूप में कार्य कर सकता है।नतीजतन, वैज्ञानिकों ने 310-नैनोमीटर के आकार के क्यूब के आकार के कणों का उत्पादन करने में सफलता हासिल की, जो कि फेमटोसेकंड लेजर दालों द्वारा उत्साहित होने पर, कमरे के तापमान पर लेजर विकिरण उत्पन्न कर सकते हैं।

 

ITMO विश्वविद्यालय में एक जूनियर शोधकर्ता और पेपर के सह-लेखकों में से एक एकातेरिना तिगुंटसेवा ने कहा।"हम नैनोल्टर्स को पंप करने के लिए फेमटोसेकंड लेजर दालों का उपयोग करते हैं। हम विशिष्ट नैनोकणों को तब तक अलग करते हैं जब तक कि एक विशिष्ट पंप तीव्रता की लेजर पीढ़ी थ्रेशोल्ड तक नहीं पहुंच जाती। हमने साबित कर दिया है कि यह नैनोलसर कम से कम एक मिलियन एक्सेल चक्रों के भीतर काम कर सकता है।" अनुसंधान दल द्वारा अपने छोटे आकार तक सीमित नहीं है।नए डिजाइन किए गए नैनोकण भी प्रभावी रूप से उत्तेजित उत्सर्जन ऊर्जा को सीमित कर सकते हैं और लेजर पीढ़ी के लिए पर्याप्त उच्च विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र प्रवर्धन प्रदान कर सकते हैं।

 

आईटीएमओ विश्वविद्यालय में एक जूनियर शोधकर्ता और लेख के सह-लेखकों में से एक, किरिल कोशेलेव ने समझाया: “विचार यह है कि लेजर पीढ़ी एक थ्रेशोल्ड प्रक्रिया है।यही है, आप एक बाहरी प्रकाश स्रोत की विशिष्ट 'दहलीज' तीव्रता पर नैनोकणों को उत्तेजित करने के लिए लेजर दालों का उपयोग करते हैं।कण लेजर उत्सर्जन का उत्पादन शुरू करते हैं।यदि आप प्रकाश को एक अच्छी सीमा तक सीमित नहीं कर सकते हैं, तो कोई लेजर उत्सर्जन नहीं होगा।अन्य सामग्रियों और प्रणालियों के साथ पिछले प्रयोगों में, लेकिन समान विचारों के साथ, यह दिखाता है कि आप चौथे क्रम या पांचवें क्रम के एमई अनुनाद का उपयोग कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि लेजर द्वारा उत्पन्न आवृत्ति पर, सामग्री में प्रकाश तरंग दैर्ध्य गुंजयमान यंत्र से मेल खाता है अनुनाद के लिए चार से पांच गुना मात्रा।हमने यह साबित कर दिया है कि हमारे कण तीसरे क्रम के एमई प्रतिध्वनि का समर्थन करते हैं, जो कि पहले कभी नहीं किया गया है।दूसरे शब्दों में, जब प्रतिध्वनि का आकार सामग्री के अंदर प्रकाश की तीन तरंग दैर्ध्य के बराबर होता है, तो हम सुसंगत उत्तेजित उत्सर्जन का उत्पादन कर सकते हैं। "

 

एक और महत्वपूर्ण बात यह है कि बाहरी दबाव या बहुत कम तापमान को लागू किए बिना नैनोकणों का उपयोग लेजर के रूप में किया जा सकता है।अध्ययन में वर्णित सभी प्रभाव सामान्य वायुमंडलीय दबाव और कमरे के तापमान पर उत्पन्न हुए थे।यह इस तकनीक को उन विशेषज्ञों के लिए आकर्षक बनाता है जो ऑप्टिकल चिप्स, सेंसर और अन्य उपकरणों के निर्माण में विशेषज्ञ होते हैं, जो प्रकाश का उपयोग करते हैं और सूचना को संसाधित करते हैं, जिसमें ऑप्टिकल कंप्यूटर पर चिप्स भी शामिल हैं।

 

दृश्यमान प्रकाश सीमा में काम करने वाले लेज़रों का लाभ यह है कि वे लाल और अवरक्त प्रकाश स्रोतों से समान विशेषताओं वाले छोटे होते हैं जब अन्य सभी विशेषताएँ समान होती हैं।वास्तव में, एक छोटे से लेजर की मात्रा में आमतौर पर उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य के साथ एक घन रिश्ता होता है, और चूंकि हरे रंग की रोशनी की तरंग दैर्ध्य अवरक्त प्रकाश की तुलना में तीन गुना छोटी होती है, इसलिए हरे रंग की लेज़रों के लिए लघुकरण की सीमा बहुत अधिक होती है।भविष्य के ऑप्टिकल कंप्यूटर सिस्टम के लिए अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट घटकों के उत्पादन के लिए यह आवश्यक है।