Ученые Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге исследовали, как размер резонатора влияет на температуру работы микродискового лазера с квантовыми точками в режиме двухуровневой генерации. Выяснилось, что микролазеры способны генерировать излучение на нескольких частотах даже при высокой температуре. Это позволит в будущем использовать микролазеры в фотонных интегральных схемах и передавать в два раза больше информации.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.

Информацию в интегральных микросхемах, например в процессорах домашних компьютеров, передают с помощью электрических сигналов, распространяющихся по металлическим дорожкам. Для передачи данных на большие расстояния, например для доставки информации из интернета в компьютер, используется оптоволокно. Информацию переносит световой сигнал, который распространяется в 100 раз быстрее электрического, и поэтому ученые ищут способ использовать свет для передачи данных внутри микросхем, увеличивая их производительность.

Световой сигнал создают лазеры, преобразующие электрическую энергию в свет строго определенной длины волны и направленности. В традиционных полупроводниковых лазерах при преобразовании энергии в излучение используется резонатор Фабри — Перо размером около одного миллиметра — два стоящих напротив друг друга зеркала. Такой тип резонатора слишком большой для современных процессорных интегральных схем. А при попытках уменьшить его до желаемого размера в сотни микрометров резонатор сильно теряет в рабочих характеристиках.

В 1992 году группа ученых Лаборатории Белла предложилаhttps://pubs.aip.org/aip/apl/article-abstract/60/3/289/1023106/Whispering-gallery-mode-microdisk-lasers?redirectedFrom=fulltext новую парадигму — дисковый или кольцевой резонатор.