Полупроводник оптические устройства становится все более и более распространенным. Например, светодиоды, поскольку они становятся большим количеством эффективной власти, быстро заменяют обычные лампочки.
Лазеры также теперь найдены в каждом сканере штрихкода и читателе компакт-диска.Проектируя эти устройства, решающее соображение состоит в том, как лучше всего произвести свет в твердом материале в реальный мир. Чи-Вэй Ли в Институте Хранения Данных A*STAR, Сингапур и международные коллеги теперь предложил схему легкого извлечения, которая способна к передаче более чем половины света, созданного лазером масштаба подмикрометра в волновод.Плазмонные лазеры – самые маленькие лазеры, созданные до настоящего времени – они могут даже быть меньшими, чем длина волны света, который они излучают.
Эта парадоксальная собственность следует из плазмонов, которые являются гибридными электронными световыми частицами, созданными светом сцепления с электронами в металле.Ли и его команда рассмотрели самый простой плазмонный лазер: кольцо полупроводника светового излучения покрыто тонким серебряным слоем. Свет может поехать со всех сторон в кольце, которое обеспечивает оптическую впадину, требуемую в большинстве лазерных устройств.
Кроме того, этот крошечный лазер может быть соединен на кремниевое основание, чтобы сделать его совместимым с компактной фотоникой на технологии изготовления микросхем. Ли и его команда использовали компьютерные моделирования, чтобы продемонстрировать, что высокая эффективность извлечения получена, когда волновод (несущая свет широкая подмикрометром полупроводниковая полоса) непосредственно связан со стороной лазера.Команда использовала числовой метод моделирования, названный временным интервалом конечной разности, чтобы изучить работу волноводов различных ширин, связанных в различных пунктах на лазере. Их модели показали, что оптимальная структура – асимметричная.
Когда волновод извлечения перемещен от центра кольца – так, чтобы волновод был потоком с краем впадины – это производит пиковую эффективность-сцепления 56 процентов (см. изображение). «Наша схема, на основе прямого присоединения к волноводу, увеличивает легкое извлечение, разделяя способ плазмона», объясняет Ли.Ученые ранее извлекли свет из плазмонных лазеров, управляя волноводом чрезвычайно близко к, но не касание, кольцо впадины. Свет может протечь через промежуток между лазером и волноводом через эффект, названный недолговечным сцеплением.
Но этот подход требует точного контроля над размером промежутка и оптическими свойствами материала в промежутке. Метод, разработанный командой, однако, может быть осуществлен, используя намного более простую фальсификацию устройства. «Мы находимся теперь в процессе фактического понимания такого устройства», говорит Ли.