Специалисты Института физики полупроводников (ИФП) им. А. В. Ржанова СО РАН и Института физики микроструктур (ИФМ) РАН в Нижнем Новгороде создали микродисковый лазер для среднего инфракрасного диапазона, способный работать на разных длинах волн. Лазер может использоваться для экологического мониторинга, медицинской диагностики и химического анализа.

«Важное преимущество созданного нами лазера: его конструкция позволяет, меняя температуру рабочей среды, настраивать длину волны излучения в широком диапазоне, что требуется для проведения химического анализа, диагностики и молекулярной спектроскопии. Квантово-каскадные и оптоволоконные лазеры такой возможности не дают», – приводит официальное издание СО РАН «Наука в Сибири» слова заведующего лабораторией ИФМ РАН Сергея Морозова.

Микродисковый лазер с термоэлектрическим охлаждением для среднего инфракрасного диапазона создан на основе полупроводниковых наноструктур теллурида кадмия и ртути. Полупроводниковый материал для лазера выращен в ИФП СО РАН, лазер сделан в Институте физики микроструктур РАН. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Ранее лазеры с активной средой на квантовых ямах (тонких слоях полупроводника, ограниченных с двух сторон полупроводниками другого состава) теллурида кадмия и ртути требовали охлаждения до не менее чем минус 120 градусов Цельсия. Сейчас ученым удалось добиться повышения рабочей температуры до минус 43 градусов Цельсия, что позволяет использовать для охлаждения рабочей среды миниатюрный термоэлектрический преобразователь вместо крупногабаритных установок.

Полупроводниковая структура сложного состава, выращенная в ИФП СО РАН, содержит несколько узких квантовых ям на основе теллурида ртути. Она была помещена в микродисковую конструкцию лазерного резонатора, благодаря которой излучение усиливается путем многократного отражения от стенок диска.

«В нашем институте отработана технология контролируемого выращивания квантовых ям на основе теллурида кадмия ртути и запатентован способ контроля толщины и состава с помощью эллипсометрических измерений. Мы можем воспроизводимо выращивать структуры даже с большим числом квантовых ям – 40–50. Больше никто в мире не умеет этого делать», – приводит издание «Наука в Сибири» слова старшего научного сотрудника ИФП СО РАН Николая Михайлова.

В дальнейшем ученые планируют сделать лазер миниатюрным, используя для накачки небольшие коммерческие полупроводниковые лазеры, доступные на рынке.