Прорыв в лазерной технологии — инженеры смогли создать непрерывный лазер ультрафиолетового диапазона

Пригодный для коммерческого использования и работающий при комнатной температуре лазер глубокого ультрафиолетового света может найти применения во множестве областей: от медицины, до технологий связи.

Прорыв в лазерной технологии — инженеры смогли создать непрерывный лазер ультрафиолетового диапазона

Ученые успешно провели первую в мире непрерывную генерацию глубокого ультрафиолетового лазерного диода при комнатной температуре (длины волн вплоть до УФ-C). Эти результаты могут стать первым шагом к глобальному переоснащению техники в множестве областей.

С тех пор как лазеры были представлены в 1960-х годах и после десятилетий исследований и разработок, наконец, была достигнута успешная коммерциализация лазерных диодов (ЛД) для ряда приложений с длинами волн в диапазоне от инфракрасного до сине-фиолетового. Примеры этой технологии включают устройства оптической связи с инфракрасными LD и всем известные компакт-диски. Однако, несмотря на усилия исследовательских групп по всему миру, разработать ЛД глубокого ультрафиолета не удалось никому. Ключевой прорыв произошел только после 2007 года, когда появилась технология изготовления подложек из нитрида алюминия (AlN), идеального материала для выращивания пленки нитрида алюминия-галлия (AlGaN) для устройств, излучающих УФ-спектр.

Начиная с 2017 года исследовательская группа профессора Амано в сотрудничестве с Asahi Kasei, компанией, которая предоставила 2-дюймовые подложки AlN, начала разработку глубокого ультрафиолетового LD. Сначала подача достаточного тока в устройство была слишком сложной, что препятствовало дальнейшему развитию лазерных диодов УФ-С. Но в 2019 году исследовательская группа успешно решила эту проблему, используя метод легирования, вызванный поляризацией. Впервые они создали коротковолновый ультрафиолетовый-видимый (УФ-С) ЛД, работающий с короткими импульсами тока. Однако входная мощность, необходимая для этих импульсов тока, составляла 5,2 Вт. Это было слишком много для непрерывной генерации, поскольку мощность вызывала быстрый нагрев диода и прекращение генерации.

Но теперь исследователи изменили структуру самого устройства, уменьшив мощность привода, необходимую для работы лазера, всего до 1,1 Вт при комнатной температуре. Было обнаружено, что более ранние устройства требуют высоких уровней рабочей мощности из-за невозможности эффективных путей тока из-за дефектов кристалла, возникающих на лазерной полоске. Но в этом исследовании ученые обнаружили, что эти дефекты создает сильная деформация кристалла. Грамотно подобрав боковые стенки лазерной полоски, они подавили дефекты, добившись эффективного протекания тока в активную область лазерного диода и снизив рабочую мощность.

Это исследование является важной вехой в практическом применении и разработке полупроводниковых лазеров во всех диапазонах длин волн. В будущем УФ-С-ЛД могут применяться в здравоохранении, обнаружении вирусов, измерении твердых частиц, анализе газов и лазерной обработке с высоким разрешением. Его применение в технологии стерилизации может стать новаторским. В отличие от нынешних методов светодиодной стерилизации, которые неэффективны по времени, лазеры могут дезинфицировать большие площади за короткое время и на больших расстояниях.

Читайте также

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему ржавеет нержавейка?

Почему ржавеет нержавейка?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля