تکنولوژی‌های لیزر فعلی در دامنه طیفی SWIR

تکنولوژی‌های لیزر کنونی در دامنه طیفی SWIR (مادون قرمز کوتاه) به مواد گران‌قیمت و پیچیده‌ای وابسته هستند که این امر مقیاس‌پذیری و قابلیت دسترسی آن‌ها را محدود می‌کند. برای حل این چالش‌ها، محققان ICFO شامل دکتر گای ال. ویت‌ورث، دکتر کارملیتا رودا، دکتر ماریونا دالمس، دکتر نیما تغیپور، میگل دوسیل، دکتر کاترینا نیکولایدو و حامد دهقان‌پور، تحت هدایت پروفسور گراسیموس کونستانتاتوس از ICREA، یک رویکرد نوآورانه مبتنی بر نقاط کوانتومی کلوئیدی را در مقاله‌ای در نشریه Advanced Materials ارائه داده‌اند.

تولید نور هم‌فاز در دامنه SWIR

این تیم موفق به تولید نور هم‌فاز (که شرط لازم برای ایجاد لیزرها است) در دامنه SWIR با استفاده از نقاط کوانتومی کلوئیدی بزرگ ساخته شده از سولفید سرب (PbS) شدند. این تکنولوژی جدید مبتنی بر CQD (نقاط کوانتومی کلوئیدی) راه‌حلی برای چالش‌های ذکر شده ارائه می‌دهد و در عین حال با پلتفرم‌های سیلیکونی CMOS (تکنولوژی مورد استفاده برای ساخت چیپ‌های مدار مجتمع) برای ادغام روی چیپ سازگار است.

تصویری از گروهی از محققان در یک آزمایشگاه مدرن که روی فناوری لیزر با نقاط کوانتومی کلوئیدی کار می‌کنند.
محققانی که در حال کار بر روی تولید نور هم‌فاز با نقاط کوانتومی کلوئیدی هستند.

نقاط کوانتومی PbS: اولین ماده لیزری نیمه‌هادی

نقاط کوانتومی کلوئیدی PbS، اولین ماده لیزری نیمه‌هادی هستند که قادر به پوشش دامنه وسیعی از طول موج‌ها می‌باشند. جالب توجه است که محققان این دستاورد را بدون تغییر در ترکیب شیمیایی نقاط به دست آوردند. این نتایج راه را برای تحقق لیزرهای نقاط کوانتومی کلوئیدی عملی و جمع و جور هموار می‌کند.

نمایش هنری از موج‌های نوری در دامنه SWIR که مفهوم تولید نور هم‌فاز را به تصویر می‌کشد.
تصویری جالب از تولید نور هم‌فاز در دامنه SWIR به کمک نقاط کوانتومی.

دستاوردی نوین در فناوری لیزرهای مادون قرمز

تیم تحقیقاتی برای اولین بار موفق به ایجاد لیزر در نقاط کوانتومی PbS با تحریک نانوسکوندی شده است که این امر نیاز به تقویت‌کننده‌های لیزر بزرگ و پرهزینه فمتوثانیه‌ای را برطرف می‌سازد. این موفقیت با استفاده از نقاط کوانتومی بزرگ‌تر حاصل شده که به افزایش ده برابری سطح مقطع جذب این نقاط منجر گردید و در نتیجه، آستانه افزایش نوری به طور چشمگیری کاهش یافته است؛ به عبارتی، نقطه‌ای که در آن انتشار نور لیزر به یک فرآیند کارآمد تبدیل می‌شود.

📢 اگر عاشق علم هستید و نمی‌خواهید هیچ مقاله‌ای را از دست بدهید…

به کانال تلگرام ما بپیوندید! تمامی مقالات جدید روزانه در آنجا منتشر می‌شوند.

📲 عضویت در کانال تلگرام
پاپ‌آپ اطلاعیه با اسکرول
تصویری نزدیک از نقاط کوانتومی کلوئیدی ساخته شده از سولفید سرب که خواص و ساختار منحصر به فرد آن را نشان می‌دهد.
نقاط کوانتومی PbS که به عنوان اولین ماده لیزری نیمه‌هادی شناخته می‌شوند.

توانایی تولید لیزرهای مادون قرمز با هزینه پایین و مقیاس‌پذیر در محدوده SWIR (مادون قرمز کوتاه) به حل مشکلات اساسی در فناوری‌های مختلف کمک می‌کند. این نوآوری پتانسیل تحولی برای کاربردهای متنوعی از جمله تشخیص گازهای خطرناک، سیستم‌های LIDAR ایمن برای چشم، مدارهای پیشرفته فوتونیک یکپارچه و تصویربرداری در محدوده بیولوژیکی SWIR دارد. صنایع وابسته به سیستم‌های LIDAR، حسگرهای گاز و بیومدیسین می‌توانند به شدت از این راه‌حل مقرون به صرفه و قابل یکپارچه‌سازی بهره‌مند شوند.

علاوه بر این، این پیشرفت از انتقال به مدارهای فوتونیک یکپارچه سازگار با سیلیکون حمایت می‌کند و امکان کوچکتر شدن و پذیرش گسترده‌تر را فراهم می‌سازد. پروفسور گراسیموس کونستانتاتوس از ICREA در این باره گفت: «کار ما یک تغییر پارادایم در فناوری لیزرهای مادون قرمز را نمایان می‌سازد. برای اولین بار، ما موفق به ایجاد لیزر در محدوده SWIR با مواد پردازش شده در محلول در دمای اتاق شده‌ایم که راه را برای کاربردهای عملی و توسعه فناوری‌های قابل دسترس‌تر هموار می‌کند.»

مقاله های شبیه به این مقاله

بیشتر بخوانید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *