Ricercatori presso la Chalmers University of Technology, con i collaboratori della Technische Universität Berlin, hanno dimostrato la lunghezza d'onda più corta mai riportata di un laser a emissione superficiale a cavità verticale (VCSEL). Questo può aprire la strada per un uso futuro in, Per esempio, disinfezione e trattamento medico. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Fotonica ACS .

"Anche se c'è ancora molto lavoro da fare, soprattutto per abilitare i dispositivi azionati elettricamente, questa dimostrazione fornisce un importante elemento costitutivo per la realizzazione di VCSEL pratici che coprono la maggior parte della gamma spettrale UV, "dice Filip Hjort, dottorato di ricerca studente del Laboratorio di Fotonica dell'MC2 e primo autore dell'articolo.

Un laser a emissione superficiale a cavità verticale (VCSEL) è un laser a semiconduttore compatto e ha visto un'applicazione diffusa in, Per esempio, riconoscimento facciale negli smartphone e per la comunicazione ottica nei data center. Finora, questi laser sono disponibili in commercio solo con lunghezze d'onda rosse e infrarosse, ma anche altri VCSEL ad emissione visibile, che potrebbero trovare applicazioni nei fari adattivi per auto o schermi di proiezione, sarà presto commercializzato.

"Se l'intervallo di lunghezze d'onda potesse essere spinto ulteriormente, nell'ultravioletto (UV), I VCSEL potrebbero trovare un uso ancora più ampio. La luce UV può essere utilizzata per la disinfezione, polimerizzazione dei materiali, eccitazione di fluorescenza, e cure mediche, e VCSEL che emette UV potrebbe, Per esempio, essere utilizzato in acqua compatta, sistemi di disinfezione dell'aria e delle superfici, nonché per il trattamento di malattie della pelle, "dice Filip Hjort.

Per realizzare lunghezze d'onda di emissione UV nell'ultravioletto B (280-320 nm) e nell'ultravioletto C (200-280 nm), che è necessario per la maggior parte di queste applicazioni, il mezzo laser deve essere fatto di AlGaN. Il gruppo di ricerca di Åsa Haglund, Professore presso il Laboratorio di Fotonica dell'MC2, avere in precedenza, insieme ai loro collaboratori della Technische Universität Berlin, ha dimostrato un metodo di incisione elettrochimica che può essere utilizzato per incidere selettivamente strati di AlGaN specifici. Nel loro lavoro attuale, i due gruppi di ricerca utilizzano questo metodo per creare il primo VCSEL al mondo che emette UVB pompato otticamente.

"Utilizzando la tecnica di incisione elettrochimica per rimuovere il substrato e creare membrane lisce in AlGaN, abbiamo risolto un problema di vecchia data per i VCSEL UV. I VCSEL necessitano di due specchi con una riflettività superiore al 99% e questi possono essere realizzati utilizzando crescita epitassiale o materiali dielettrici. Però, riflettività che non sono state raggiunte alte nei raggi UVB o UVC utilizzando la crescita epitassiale, e i tipici metodi di rimozione del substrato utilizzati per consentire la deposizione del secondo specchio dielettrico nei VCSEL che emettono blu non sono adatti per AlGaN, " spiega Hjort. "Utilizzando l'incisione elettrochimica, siamo stati in grado di creare membrane AlGaN che potremmo inserire tra due specchi dielettrici altamente riflettenti. In questo modo, abbiamo formato una cavità verticale che viene sottoposta a pompaggio ottico."

La nuova dimostrazione è la lunghezza d'onda più corta VCSEL mai riportata e la tecnica di incisione elettrochimica è estendibile anche alle lunghezze d'onda UVC necessarie per le applicazioni di sterilizzazione a, Per esempio, combattere future pandemie e fornire acqua potabile pulita.