قابلیت تنظیم طول ‌موج تابشی نانولیزر به میزان بیش از صد نانومتر

چارلز لیبر از دانشگاه هاروارد، در این باره گفت:«روش ما نخستین عملیات ساخت
MQWهای هم‌مرکزی است که یک هسته نانوسیمی را دربرگرفته‌اند. این ساختارهای MQW،
پیچیدگی ساختاری بی‌نظیری را از خود نشان می‌دهند و این امکان بررسی مجزای دو
بخش مهم یک لیزر نانوسیمی؛ یعنی محفظه و واسطه بهره‌برداری(gain medium) را در
اختیار ما قرار داده‌اند.»

گرچه لیزرهای نانوسیمی یک ایده جدید نیستند؛ مطالعات پیشین بر روی
نیمه‌رساناهای همگنی مثل نیترید گالیوم(GaN) متمرکز بوده‌است. این امر بدین
معناست که طول ‌موج لیزر را باندگپِ ماده تعیین می‌‌کند و راهی برای طراحی و
تنظیم خصوصیات لیزر وجود ندارد. برخلاف این لیزرها، چشمه‌هایی که لیبر و
همکارانش طراحی کرده‌اند، از هسته نانوسیمی‌ای ساخته شده‌است که همانند محفظه
نوری عمل کرده و با پوسته‌های MQW از جنس InGaN/GaN پوشیده شده‌است. این
پوسته‌ها به‌عنوان یک واسطه بهره‌برداری با ترکیبِ قابل‌تنظیم، عمل می‌کنند.
اگر دما کاری تمام ابزارهای مربوطه در حد دمای اتاق باشد؛ با تغییر محتوای
ایندیومِ ترکیب، می‌توان طول ‌موج تابشی را از ۳۶۵ نانومتر تا ۴۹۴ نانومتر
تغییر داد.

ساختارهای نانوسیمی این گروه، شامل سه و ۲۶ جداره کوانتومی بودند و نانوسیم‌های
مورد نظر ۲۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر قطر و ۲۰ تا ۶۰ میکرومتر طول داشتند. یک لیزرِ
کیو-سوییچِ Nd:YVO4 (که طول‌ موج ۲۶۶ نانومتر را تابش می‌کرد) نانوسیم‌ها را از
لحاظ نوری تغذیه می‌کرد.

هم‌اکنون لیبر و همکارانش چندین موضوع تحقیقاتی مختلف را دنبال می‌کنند؛ در
مهم‌ترین بخش، آنها در تلاشند تا از طریق رشد هسته کوچک‌تر و لایه‌های پوششی
فلزی اضافی به آستانه‌های لیزر پایین‌تری دست پیدا کنند. لیبر در این خصوص
گفت:«به‌کارگیری جداره‌های کوانتومی بیشتر؛ به آستانه لیزر پایین‌تری
می‌انجامد. این پدیده به‌دلیل جفت‌ شدگی بهتر بین واسطه بهره‌برداری و مدهای
تشدید رخ می‌دهد.»

از سوی دیگر، این محققان معتقدند که می‌توان به برانگیختگی الکتریکی دست پیدا
کرد. لیبر افزود:«ما در تلاشیم تا برای دست یافتن به یک لیزر تزریقی، MQW و
مدولاسیونِ غلظت‌دهنده را در یک نانوسیم منفرد با یکدیگر ادغام کنیم. برای تحقق
چنین هدفی باید بر چند مشکل بنیادی همانند کاهشِ اتلافِ محفظه به‌وسیله
بهینه‌سازی ساختار نانوسیم، فائق آمد.»

وی اظهار داشت که در درازمدت، نمایش موفقیت‌آمیز آرایه‌های نانولیزر چندرنگِ
دارای آستانه پایین با نیروی محرکه الکتریکی(که در تراشه‌های الکترونیکی‌ـ‌نوری
مجتمعِ ناهمگن کاربرد خواهند داشت) یک مرحله مهم از پیشرفت خواهد بود.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده‌است.