В Петербурге создали микролазер, который излучает в глубоком ультрафиолете, работает при комнатной температуре и помещается на кончике иглы — его диаметр всего два микрометра, как у бактерии. Разработка велась международной командой при участии НИУ ВШЭ.

Глубокий ультрафиолет — это излучение с длиной волны короче 300 нанометров. Человеческий глаз его не видит, но свет с такой энергией способен запускать химические реакции, уничтожать бактерии, обнаруживать токсичные вещества и передавать данные на короткие расстояния. Обычные источники такого света — ртутные лампы и газовые лазеры — слишком громоздки и токсичны для встраивания в компактные устройства. Поэтому инженеры ищут способ сделать их миниатюрными и безопасными.

Учёные вырастили на сапфировой подложке тонкие полупроводниковые слои и сформировали из них микродиски. Принцип удержания света — эффект шепчущей галереи: он многократно отражается от стенок и бежит по краю диска, как звук вдоль изогнутой стены. Благодаря этому удалось обойтись без сложной системы зеркал. Активная область лазера содержит три квантовые ямы, где происходит усиление излучения.

Микродиск диаметром около двух микрометров излучает на длине волны 255 нанометров. Пороговая мощность — около 280 кВт/см², что соответствует мировому уровню для таких коротких волн. При этом устройство работает при комнатной температуре — без дорогого и сложного охлаждения.

«Сейчас эти устройства работают за счет оптической накачки от внешнего лазера, однако следующим шагом станет переход к электрической накачке. В практическом плане это гораздо удобнее, поскольку позволит использовать микролазеры в реальных портативных устройствах, избавив от необходимости применять громоздкие внешние источники света. Для этого предстоит снизить электрическое сопротивление слоев, обеспечить эффективную доставку электрических зарядов в область, где возникает лазерное излучение, и при этом сохранить высокое качество кристалла», — рассказал старший научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ Эдуард Моисеев.

В перспективе такие микролазеры могут применяться в спектроскопии, биохимических и газовых сенсорах, системах связи и фотонных чипах, где нужен компактный источник глубокого ультрафиолета.