Блестящее яркое оперение лазурных птиц, голубых соек и разноцветных попугаев стало источником идеи, положенной в основу создания совершенного нового типа лазеров. Этот новый лазер по своему строению и функционированию подражает крошечным структурам, расположенным на поверхностях оперения птиц, благодаря которым перья птиц имеют яркую цветную окраску без использования всевозможных пигментов и красителей.

На поверхностях перьев птиц находятся крошечные углубления, заполненные, естественно, воздухом. Свет, попадающий в эти углубления, преломляется и отражается по многу раз, производя отраженный свет в диапазоне от красного цвета до ультрафиолетового, невидимого глазу человека, но хорошо различаемого зрением птиц.

«Птицы используют эти крошечные структуры на своих перьях для создания цветов и оттенков, которые практически невозможно получить другими способами» – рассказал орнитолог из Йельского университета Ричард Прум (Richard Prum), который занимался изучением описанного механизма.

Рис. 1.

Используя идею, поданную самой природой, физик из Йельского университета Хуи Кэо (Hui Cao) и его коллеги создали двухмерную имитацию структуры пера птицы. На пластине из полупроводникового материала, арсенида галлия, были созданы те крошечные углубления, подобные тем, которые находятся на оперении птиц. Отверстия были упорядочены подобно людям в толпе, несколько случайно, но ориентировочно соблюдая одно и то же расстояние друг от друга.

Свет инфракрасного лазера, падавший на поверхность арсенида галлия, отражаясь, начинал «раскачиваться» подобно процессу раскачки, происходящем между двумя зеркалами обычного лазера. Маленькие вкрапления другого полупроводникового материала, которые сформировали так называемые квантовые точки, поглощая свет, усиливали его переизлучая когерентный свет одной и той же длины волны.

Рис. 2.

Конечно, инфракрасный свет, который излучают лазеры нового типа, совершенно не виден человеческому глазу. Но эффективность работы нового типа лазера намного выше, чем эффективность лазеров, изготовленных на основе наноструктур, состоящих из случайно упорядоченных материалов. Материал для нового типа лазеров значительно проще в изготовлении, чем изготовление фотонных кристаллов, имеющих четкую упорядоченную структуру и однородные оптические свойства.

Изменяя размер отверстий, интервал между ними и расширяя структуру материала в третьем измерении, ученые надеются создать новый вид дешевого и практичного лазера, который успешно может использоваться в областях телекоммуникаций, в электронике и для других применений, где предъявляются высокие требования к качеству используемого лазерного света.