(PhysOrg.com) -- Sebbene i laser siano disponibili in tutte le forme e dimensioni, uno dei progetti laser più recenti è particolarmente intrigante, poiché è composto da un solo nanofilo. Per le sue piccole dimensioni e semplicità, il laser a singolo nanofilo potrebbe essere utilizzato come sorgente di luce coerente su nanoscala per applicazioni nelle comunicazioni ottiche, rilevamento, ed elaborazione del segnale.

Il team di ricercatori, Yao Xiao, et al., della Zhejiang University di Hangzhou, Cina, e l'Università di Pechino, ha pubblicato il loro studio su un nuovo laser a nanofilo in un recente numero di Nano lettere . Sebbene non sia il primo laser composto da un solo nanofilo, offre alcuni vantaggi poiché opera in un modo controllabile singolo.

“In precedenza, i laser a nanofilo sono per lo più utilizzati in più modalità, ” ha detto il coautore Limin Tong dell'Università di Zhejiang PhysOrg.com . “Il laser a nanofilo riportato nel nostro lavoro è monomodale, che è altamente desiderato per le applicazioni pratiche.”

Qui, l'emissione del laser ha una lunghezza d'onda di circa 738 nm (l'estremità superiore dello spettro visibile). Il nanofilo utilizzato per realizzare il laser ha un diametro di 200 nm, e una lunghezza compresa tra 50 e 75 µm. I ricercatori hanno sperimentato la piegatura dei nanofili in modi diversi scrutando al microscopio e piegando il nanofilo con sonde in fibra. Per esempio, hanno piegato i nanofili in modo da avere dei cappi ad entrambe le estremità, un anello ad un'estremità, e nessun loop.

Per fare in modo che il nanofilo agisca come un laser monomodale, i ricercatori hanno eccitato il nanofilo ad anello con un laser a impulsi. Come hanno spiegato, quando il guadagno di andata e ritorno, che è sostenuto da feedback come la riflessione, può compensare le perdite di andata e ritorno, si verifica il laser. I ricercatori hanno osservato il laser nei singoli nanofili come due punti luminosi luminosi ad entrambe le estremità del nanofilo. Hanno scoperto che, per i nanofili che sono stati piegati in anelli, i loop hanno agito come specchi loop, che non solo offre le cavità accoppiate a nanofili per la selezione della modalità, ma aumenta anche la riflettività del nanofilo e riduce la soglia laser. Insieme, l'elevata riflettività e la bassa soglia creano una cavità laser di alta qualità nel nanofilo.

Inoltre, la modifica della dimensione dei loop consente ai ricercatori di sintonizzare la lunghezza d'onda del laser. Utilizzando le sonde in fibra, i ricercatori potrebbero facilmente modificare la dimensione dei loop. Hanno scoperto che la riduzione delle dimensioni di uno dei loop cambia la lunghezza d'onda a causa della riduzione del percorso ottico della cavità laser.

Gli scienziati sperano che il laser a nanofilo singolo, con i suoi vantaggi di alta qualità della modalità e bassa soglia laser, potrebbe consentire nuove opportunità per le applicazioni pratiche dei laser a nanofili. Inoltre, lo studio potrebbe fornire una nuova tecnica di progettazione per la fabbricazione di bassa soglia, laser monomodali che utilizzano altri tipi di nanostrutture.

“Come sorgente ottica coerente, questo tipo di laser a nanofili non possiede solo un ingombro miniaturizzato (come molti altri laser a nanofili), ma offre anche un'uscita laser monomodale (difficile da realizzare nella maggior parte degli altri laser a nanofili ma altamente desiderata per applicazioni pratiche), "Ha detto Tong. “Pertanto, questo tipo di laser può offrire un grande potenziale in applicazioni come i circuiti optoelettronici integrati su scala nanometrica per l'elaborazione ottica dei dati e il rilevamento ottico”.

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