Физики разработали настраиваемый терагерцовый лазер на основе графена

Фото: UCL Mathematical and Physical Sciences /flickr

В новой работе исследователи предложили подход, благодаря которому современные терагерцовые лазеры можно будет настраивать на разные частоты. Ученые также описали четыре созданных прототипа установки и результаты их работы.

Терагерцовые (работающие в частотном диапазоне 3\cdot10^{11}-3\cdot10^{12} Гц) лазеры имеют широкую область применения благодаря способности генерируемых ими волн проходить сквозь одежду или упаковку. Однако современные лазеры могут работать лишь на фиксированной длине волны, что значительно усложняет их использование. Методику создания настраиваемого лазера в терагерцовом диапазоне описала группа физиков из Великобритании, в том числе Константин Новоселов (лауреат Нобелевской премии по физике в 2010 году, за исследования графена). Результаты их исследований изложены в статье, опубликованной в журнале Science.

В конструкции нового типа лазеров ученые заменили слои металла в волноводе лазера на графен. В отличие от металла длину волны его переходов можно изменить при помощи электрического поля или атомов других веществ, встроенных в графеновый слой. В своей установке ученые использовали «сэндвич» из слоев нескольких веществ, в разных экспериментах изменяя толщину каждого слоя. Они использовали и арсенид галлия, который затем покрывали золотом, а сверху размещали графеновый слой. При этом в золотом слое делали небольшие прорези: туннелирование электронов через микроскопические ямы изменяло спектральный вид излучения лазера. Полученная конструкция позволяла регулировать длину волны генерируемого лазером излучения за счет наложения электрического поля.

Пока предложенное устройство терагерцового лазера не подходит для повсеместного применения, и ученым предстоит доработать некоторые элементы конструкции. Однако использование графена в качестве ключевого элемента настраиваемых лазеров может стать серьезным прорывом в области фотоники, наук о материалах и нанотехнологий.
Теги:

Читать еще на Чердаке: