پژوهشگران با مطالعه‌ی یک لیزر غشائی حاوی سوراخ‌هایی با اندازه نانومتر، چگونگی کمینه کردن اتلاف فوتونها را بررسی کرده‌اند.

جلوه‌ی رنگارنگ بال‌های پروانه، پرهای طاووس و عقیق به علت ساختارهای نانومقیاس آنهاست که بر نور منتشر شونده تاثیر می‌گذارد. این ساختارها که پژوهشگران در دهه‌ی 1980 به آنها لقب «کریستال فوتونی» دادند، در آزمایشگاه شبیه سازی شده و اساس لیزرهایی را تشکیل دادند که طول موج قابل تنظیم دارند. اکنون یک تیم تحقیقاتی به طور تجربی و نظری نشان داده‌اند که چگونه هم رنگ و هم عملکرد لیزر کریستال فوتونی با طول کاواک تغییر می‌کند، نتیجه‌ی شگفت انگیزی که با لیزرهای متداول تفاوت دارد. این یافته‌ها راه را برای استفاده از لیزرهای فوق کوچک به عنوان منبع نور در مدارهای مجتمع هموار می‌کند.

جِسپر مورک Jesper Mork و گروه او در دانشگاه فنی دانمارک، با ایجاد چیدمانی از سوراخ‌هایی با اندازه‌ی نانو در لایه‌ای از فسفید ایندیوم یک لیزر دو بعدی فوتونیک کریستال ساخته‌اند. با جا انداختن 1 تا 20 سوراخ از یک ردیف چیدمان، محققان نقص‌هایی به صورت کاواک ایجاد کردند که به طور موضعی نور فروسرخ را به دام می‌اندازد. آن‌ها نشان دادند که نور درون کاواک تا 30 مرتبه آهسته‌تر از درون خلاء حرکت خواهد کرد.

مورک و همکاران او، مشاهده کردند که هرچه کاواک‌ها بزرگتر باشند فرکانس نور در کریستال فوتونیک‌شان کمتر خواهد شد. گروه با تحلیل اثرات نور کم سرعت و مدل سازی اتلاف آینه‌ها- به علت بازتاب جزئی فوتون‌ها در هر سر کاواک- و همچنین اتلاف حاصل از بی‌نظمی- ناشی از نقص ساختاری- متوجه شد که تلفات به ازاء کاواک‌هایی با طول 8 تا 9 سوراخ کمینه خواهد شد. چنین نتیجه‌ای بر خلاف لیزرهای معمولی است که درآن‌ها همیشه کاواک‌های بزرگتر اتلاف کمتری دارند.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع