그만큼
레이저세계의 광통신 네트워크를 조명하는 데 사용되는 것은 일반적으로 에르븀 첨가 광섬유 또는 III-V 반도체로 만들어집니다.
레이저광섬유를 통해 전송될 수 있는 적외선 파장을 방출할 수 있습니다. 그러나 동시에 이 재료는 기존 실리콘 전자 장치와 통합하기가 쉽지 않습니다.
새로운 연구에서 스페인의 과학자들은 미래에 CMOS 제조 공정의 일부로 광섬유를 따라 코팅되거나 실리콘에 직접 증착될 수 있는 적외선 레이저를 생산할 것으로 예상된다고 밝혔습니다. 그들은 특별히 설계된 광학 공동에 통합된 콜로이드 양자점이 다음을 생성할 수 있음을 입증했습니다.
레이저실온에서 광통신 창을 통한 빛.
양자점은 전자를 포함하는 나노 크기의 반도체입니다. 전자의 에너지 준위는 실제 원자의 에너지 준위와 유사합니다. 이는 일반적으로 양자점 결정의 화학적 전구체가 포함된 콜로이드를 가열하여 제조되며, 크기와 모양을 변경하여 조정할 수 있는 광전 특성을 갖습니다. 지금까지 광전지, 발광다이오드, 광자검출기 등 다양한 소자에 널리 사용되고 있다.
2006년 캐나다 토론토 대학교 팀은 적외선 레이저에 황화납 콜로이드 양자점을 사용하는 방법을 시연했지만 전자와 정공의 오제 재결합이 열적으로 여기되는 것을 방지하려면 저온에서 수행해야 합니다. 작년에 중국 난징의 연구원들은 셀렌화은으로 만들어진 도트로 생성된 적외선 레이저에 대해 보고했지만 공진기는 매우 비실용적이고 조정하기 어려웠습니다.
최신 연구에서 스페인 바르셀로나 공과대학의 Gerasimos Konstantatos와 그의 동료들은 실온에서 적외선 레이저를 얻기 위해 소위 분산 피드백 공동에 의존했습니다. 이 방법은 격자를 사용하여 매우 좁은 파장 대역을 제한함으로써 단일 레이저 모드를 생성합니다.
격자를 만들기 위해 연구진은 전자빔 리소그래피를 사용하여 사파이어 기판의 패턴을 에칭했습니다. 그들은 열 전도성이 높기 때문에 사파이어를 선택했는데, 이는 광학 펌프에서 발생하는 열의 대부분을 빼앗을 수 있습니다. 이 열은 레이저 재결합을 유발하여 레이저 출력을 불안정하게 만듭니다.
그런 다음 Konstantatos와 그의 동료들은 850나노미터에서 920나노미터 범위의 서로 다른 피치를 가진 9개의 격자에 황화납 양자점 콜로이드를 배치했습니다. 그들은 또한 직경 5.4nm, 5.7nm, 6.0nm의 세 가지 다른 크기의 양자점을 사용했습니다.
실온 테스트에서 팀은 1553nm에서 1649nm까지 통신 c-밴드, l-밴드, u-밴드에서 레이저를 생성하여 최대값의 절반인 0.9까지 낮은 전체 폭에 도달할 수 있음을 시연했습니다. meV. 그들은 또한 n-도핑된 황화납으로 인해 펌핑 강도를 약 40%까지 줄일 수 있음을 발견했습니다. Konstantatos는 이러한 감소가 보다 실용적이고 저전력 펌프 레이저의 길을 열 것이며 심지어 전기 펌핑의 길을 열 수도 있다고 믿습니다.
잠재적 응용 분야에 관해 Konstantatos는 양자점 솔루션이 집적 회로 내에서 또는 집적 회로 간 저렴하고 효율적이며 빠른 통신을 달성하기 위해 새로운 CMOS 통합 레이저 소스를 가져올 수 있다고 말했습니다. 그는 적외선 레이저가 인간의 시력에 무해한 것으로 간주된다는 점을 고려하면 LiDAR도 개선할 수 있다고 덧붙였습니다.
그러나 레이저를 사용하기 전에 연구자들은 먼저 재료를 최적화하여 연속파 또는 장 펄스 펌프 소스와 함께 레이저의 사용을 입증해야 합니다. 그 이유는 비싸고 부피가 큰 서브 피코초 레이저의 사용을 피하기 위해서입니다. Konstantatos는 "나노초 펄스 또는 연속파를 사용하면 다이오드 레이저를 사용할 수 있어 보다 실용적인 설정이 될 것입니다."라고 말했습니다.
