Материалы портала «Научная Россия»

На основе графена создан лазер с ультракороткими импульсами

На основе графена создан лазер с ультракороткими импульсами
У «нобелевского» материала обнаружились необычные оптические свойства: он может поглощать световые волны весьма широкого диапазона

У графена – материала в виде углеродных листов толщиной в один атом – обнаружилось ещё одно необычное свойство, на этот раз из области оптики. Учёным удалось создать на его основе опытные образцы лазера с весьма широким спектром обрабатываемых световых волн и ультракороткими импульсами. Применять такие лазеры можно будет в самых различных областях – от микроэлектроники до медицины.

Принцип действия лазера с ультракоротким импульсом, длящимся несколько фемтосекунд (квадриллионных долей секунды), основан на применении материалов, которые поглощают электромагнитное излучение подобно губке, а затем стремительно выпускают его из себя. Обычно такие оптические «сорбенты» действуют лишь для пучка света с определённой длиной волны, так что для таких целей, как контроль уровня загрязнителей в воздухе, когда необходимо отслеживать сразу несколько видов частиц, приходится применять несколько лазерных излучателей.

В 2009 году британские физики под руководством Андреа Феррари (Andrea Ferrari) из Кембриджского университета обнаружили, что подобной «оптической губкой» может служить и графен, причём в инфракрасном диапазоне. Позже они совместно с исследовательской группой Роя Тейлора (Roy Taylor) из Имперского колледжа Лондона и швейцарскими коллегами создали образец излучателя на графене с импульсом в десятки фемтосекунд. К настоящему моменту учёные настолько усовершенствовали этот лазер, что он способен генерировать ИК-излучение с весьма широким спектром длин волн.

Как объясняют физики, в отличие от полупроводников и других неметаллических материалов, у графена нет запрещённой зоны, поэтому в нём одновременно существуют электроны с различными энергиями. Обычно, чтобы перейти из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетическое (то есть преодолеть эту зону), электрону как раз требуется попасть под световую волну определённой длины. А такая энергетическая мешанина, как в графене, обусловливает его способность к поглощению такой же мешанины лучей.

Кроме того, по словам учёных, графеновые лазеры получаются необычайно компактными – размером примерно с карандаш, что существенно расширяет сферу их применения.

Источник: www.nature.com

графен лазерные технологии

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий