Перестройка частоты генерации оптического излучения в лазерах может осуществляться различными методами, и вот недавно к перечню известных технологий добавилась еще одна, разработанная в Северо-Западном университете (США). Основа нового технического решения заимствована американскими учеными у хамелеона — ящерицы, способной «по своему хотению» изменять цвет своего тела. Эта способность заложена природой в строении кожи: в ее поверхностном и близком к поверхности слоях находятся клетки, которые содержат зернышки различных пигментов.
Под воздействием сигналов, выработанных нервной системой хамелеона при изменениях различных раздражителей (температуры, освещения, влажности окружающей среды, страха перед наступающей опасностью, голода и т. д.), эти клетки и пигменты в них перераспределяются, что и обуславливает эффект изменения окраски кожного покрова.
На этом аналогия технологии перестройки «цвета» лазерного излучения с принципом «переокрашивания» хамелеона заканчивается. В перестраиваемом по частоте нанолазере рабочим элементов является наноконструкция (а не пигменты, как в коже хамелеона), представляющая собой матрицу на основе эластичной полимерной пленки, на поверхности которой на определенных дистанциях друг от друга закреплены металлические наноостровки со специально подобранной формой. Такая структура в «начальном состоянии» резонирует на «основной частоте» генерации лазера, а когда при растяжении пленки расстояния между островками изменяются, соответственно изменяется резонансная частота излучения — «цвет лазера-хамелеона»!
Растяжение пленки, приводящее к геометрической перестройке нанорезонатора, осуществляется под воздействием электрических сигналов, подаваемых на пьезоэлектрическую подложку, на которой закреплена полимерная пленка. Еще одно возможное решение по управлению растяжениями пленки — закрепление ее на подложке из материала с большим коэффициентом температурного расширения, на который воздействуют подачей потоков тепла (например, от пленочного резистора, нанесенного на основание «термоподложки»).
Эксперименты, проведенные с прототипом лазера-«хамелеона», показали, что он сохраняет свои свойства после многократных растяжений, то есть потенциально может иметь достаточно длительный срок эксплуатации. Благодаря чему разработчики пророчат ему успех в разнообразных областях применений — от гибких прозрачных быстродействующих дисплеев и миниатюрных фотоэлектрических приборов до сверхвысокочувствительных датчиков и других устройств для систем оптических коммуникаций.
См. также:
- Искусственный интеллект научили диагностировать редкие заболевания или как обучить нейронную сеть, если данных очень мало?
- В США изобретен новый вид лазера для кремниевой фотоники
- Что такое чиплеты и какую проблему с их использованием решили в AMD?