Лазер на квантовых точках

Лазер на квантовых точках — полупроводниковый лазер, который использует в качестве активной лазерной среды квантовые точки в их излучающей области. Из-за жёстких ограничений на передвижение носителей заряда в квантовых точках, они имеют электронную структуру, похожую на атомы. Лазеры, изготовленные на таких активных средах, обладают характеристиками, похожими на характеристики газовых лазеров, и в них удаётся избежать некоторых негативных аспектов устройств, которые имеются у традиционных полупроводниковых лазеров с активной средой на основе объёмных структур или на квантовых ямах. Наблюдается улучшение характеристик по полосе частот, порогу генерации, относительной интенсивности шума, увеличению ширины спектральной линии и нечувствительности к колебаниям температуры. Активную область квантовой точки можно также рассчитать для работы на различных длинах волн, изменяя размер и состав точки. Появилась возможность производить лазеры на квантовых точках для работы на таких длинах волн, на которых ранее сделать это не представлялось возможным с использованием прежних технологий полупроводниковых лазеров.

В последнее время устройства с активными средами на основе квантовых точек находят коммерческое применение в медицине (лазерные скальпели, оптическая когерентная томография), технологии (проекционные устройства, лазерные телевизоры), спектроскопии и телекоммуникации.

История

Лазер на основе квантовых точек был создан в 1982 году группой под руководством профессора Ясушико Аракавы^[англ.] — директора научного центра Nanoelectronics Collaborative Research Center при Токийском университете^[1]. Лазер сохранял стабильную мощность излучения в диапазоне нескольких десятков градусов.

В 2004 году японская компания Fujitsu и исследовательская группа при Токийском университете разработали лазер на квантовых точках из арсенида индия (IdAs) на 10 Гбит/с, нечувствительный к колебаниям температуры, для работы в оптических линиях связи и оптических сетях. Лазер обеспечивает высокую скорость работы на длине волны 1,3 мкм в температурном диапазоне от +20 °C до +70 °C^[2]. Он работает в оптических системах передачи данных, оптических локальных сетях и городских вычислительных сетях. По сравнению с характеристиками предыдущих обычных лазеров на квантовых ямах новые лазеры на квантовых точках имеют значительно более высокую температурную стабильность.

7 октября 2010 года Fujitsu и физики из Университета Токио представили первый в мире квантовый точечный лазер, позволяющий передавать данные со скоростью 25 Гбит/сек на одном луче^[3].

Примечания

↑ Arakawa Y.; Sakaki H. Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 1982. — Vol. 40. — P. 939. — doi:10.1063/1.92959. — Bibcode: 1982ApPhL..40..939A.
↑ Fujitsu, University of Tokyo Develop World's First 10Gbps Quantum Dot Laser Featuring Breakthrough Temperature-Independent Output (рус.). Fujitsu/Пресс релизы/2004 (10 сентября 2004). Дата обращения: 7 мая 2019. Архивировано 6 мая 2019 года.
↑ Fujitsu and University of Tokyo Achieve World's First 25Gbps Data Communication Using Quantum Dot Laser (рус.). Fujitsu/Пресс релизы/2010 (20 мая 2010). Дата обращения: 7 мая 2019. Архивировано 6 мая 2019 года.

Ссылки

[1] Arakawa Y.; Sakaki H. Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current (англ.) // Applied Physics Letters : journal. — 1982. — Vol. 40. — P. 939. — doi:10.1063/1.92959. — Bibcode: 1982ApPhL..40..939A.

[2] Fujitsu, University of Tokyo Develop World's First 10Gbps Quantum Dot Laser Featuring Breakthrough Temperature-Independent Output (рус.). Fujitsu/Пресс релизы/2004 (10 сентября 2004). Дата обращения: 7 мая 2019. Архивировано 6 мая 2019 года.

[3] Fujitsu and University of Tokyo Achieve World's First 25Gbps Data Communication Using Quantum Dot Laser (рус.). Fujitsu/Пресс релизы/2010 (20 мая 2010). Дата обращения: 7 мая 2019. Архивировано 6 мая 2019 года.

[1]

[2]

[3]