25.11.2011

Испытан перспективный «спиновый» лазер

Учёные из Рурского университета в Бохуме (Германия) и Университета Стратклайда (Великобритания) испытали лазер, степень поляризации которого осциллирует с чрезвычайно высокой частотой.

Устройство такого типа можно будет использовать для кодирования и передачи данных. У решающих эту задачу «обычных» полупроводниковых лазеров интенсивность модулируется с частотой около 40 ГГц, а испытанному авторами варианту доступны — пока, правда, только в теории — частоты свыше 100 ГГц.

В новых экспериментах был задействован лазер с вертикальным резонатором и поверхностным излучением (vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL), зеркала резонатора которого, выполненные в виде одномерного фотонного кристалла, расположены над и под активной областью из квантоворазмерных гетероструктур. VCSEL резко отличается от традиционных полупроводниковых лазеров в геометрическом смысле: ось его резонатора перпендикулярна плоскости гетероструктуры, а длина активной области, равная толщине гетероструктуры, очень мала.

В последние годы физики активно исследуют «спиновые» VCSEL, в которые вводятся поляризованные по спину носители заряда. Лазеры этого типа отличаются сниженным порогом генерации, а также, что важнее, дают возможность контролировать и модулировать поляризацию излучения. Продемонстрированные ранее «спиновые» VCSEL имели электрическую накачку и работали только при криогенных температурах.

Пытаясь сделать свой лазер более практичным, учёные использовали гибридную методику накачки: реализуемая при комнатной температуре стандартная электрическая инжекция неполяризованных по спину носителей заряда совмещалась с оптической накачкой короткими, длительностью всего в 3 пс, импульсами излучения с циркулярной (круговой) поляризацией. Импульсы с такими характеристиками выдавал вполне стандартный титан-сапфировый лазер.

Измерения показали, что гибридная накачка действительно позволяет вводить дополнительные, поляризованные по спину носители заряда и получать излучение VCSEL с ненулевой степенью круговой поляризации. Кроме того, степень поляризации осциллировала с частотой в 11,6 ГГц. Эта величина, конечно, уступает упомянутому выше теоретическому значению в 100 ГГц, но рано или поздно и оно будет достигнуто.

Дмитрий Сафин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА