SAN DIEGO, Calif., 6. Februar 2017 - Forscher an der Universität von Kalifornien San Diego haben einen Laser blau brennt entwickelt, der auf einem unkonventionellen Wellenphysikphänomen basiert, das als gebundene Zustände im Kontinuum - BIC bekannt ist. Die neuen BIC-Laser haben das Potenzial, als Hochleistungslaser für Industrie- und Verteidigungsanwendungen entwickelt zu werden. Die Technologie könnte auch die Entwicklung von Oberflächenlasern für Kommunikations- und Rechenanwendungen revolutionieren.

Schematische Darstellung des BIC-Lasers: Ein hochfrequenter Laserstrahl (blau) versorgt die Membran mit einem Laserstrahl bei der Telekommunikationsfrequenz (rot). Mit freundlicher Genehmigung der Kanté-Gruppe bei UC San Diego.

Gebundene Zustände im Kontinuum sind Wellen, die in einem offenen System beschränkt bleiben. Herkömmlicherweise würden Wellen aus einem offenen System entweichen, aber BICs bleiben lokalisiert. Da sie unkonventionell sind, besitzen BIC-laserpointer 303 einzigartige Eigenschaften, die noch nicht in vorhandenen Lasern gefunden wurden.

Eine Schlüsselcharakteristik des BIC-Lasers ist seine Fähigkeit, leicht abgestimmt zu werden, um unterschiedliche Wellenlängen von Laserstrahlen zu emittieren.

Das von Kanté hergestellte BIC-System wird mit einem hochfrequenten Laserstrahl angetrieben, der einen eigenen Laserstrahl mit niedrigerer Frequenz induziert. "Idealerweise würde dieser BIC-Laser von einer physischen Batterie angetrieben werden, anstatt von einem anderen Laser angetrieben zu werden", sagte Kanté.

Kanté sagte Photonics Media, dass dies der nächste Schritt bei der Erforschung von BIC-Lasern wäre. Das für die Forschung gebaute System "ist aus epitaxial gewachsenem InGaAsP-Halbleitermaterial mit Quantentöpfen aufgebaut", sagte er. "Dieses Material ist einzigartig in dem Sinne, dass es mit unterschiedlichen Energieniveaus oder Energiebändern kommt - hauptsächlich zwei Banden, die als Leitungs- und Valenzbänder bezeichnet werden."

Einzigartig für den BIC-laserpointer blau kaufen ist die Fähigkeit, Oberflächenlaser zu erreichen, ohne seine kompakte Form zu beeinträchtigen. "Wir demonstrieren Laser im Telekommunikationsband (~ 1,55 μm) mit Laserarrays, die so klein sind wie 8-mal 8 (~ 8 x 8 μm)", sagte Kanté. Andere übliche Oberflächen-Laser mit dem Namen VCELs - oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Hohlraum - benötigen Arrays, die etwa 100 mal größer sind, um ein Laser zu erreichen. Die kleinere Anordnung verbraucht weniger Energie und ist daher energieeffizienter als andere Oberflächenlaser.

Der Forscher spekulierte, dass eines Tages VCSELs durch BICSELs-gebundenen Zustand in den Kontinuum Oberflächen-emittierenden Lasern ersetzt werden könnten, was zu kleineren Geräten führen könnte, die weniger Energie verbrauchen.

Der nächste Schritt für diese vielseitige Technologie ist die Schaffung eines BIC-Lasers, der elektrisch angetrieben wird. Dies wäre ein großer Fortschritt für die Integration von BIC-Lasern in moderne Technologien.