Полупроводниковые лазеры смогут работать без фокусирующих линз

Фокусировка лучей полупроводниковых лазеров обычно требует довольно громоздкой оптической системы, действующей как коллиматор (оптическое устройство для получения параллельного пучка лучей). Недавно ученые из Гарвардского университета (США) и Hamamatsu Photonics (Hamamatsu City, Япония) продемонстрировали плазмонный коллиматор, использующий штрихи, выгравированные прямо на грани полупроводникового лазера.

В конечном счете, команда надеется продемонстрировать лазер с электрически управляемой поляризацией для применения в спинтронике и квантовых вычислениях. По словам ученых, плазмонные коллиматоры применимы ко всем полупроводниковым лазерам. Это исследование открывает способ использования плазмонных структур, создаваемых на грани лазера, для получения любого желаемого состояния поляризации – чаши Грааля в области спинтроники и квантовой обработки информации.

Разработчики объявили, что если им удастся создать полностью коллимированный лазер, то это снизит стоимость коммуникационных лазеров за счет отказа от оптической фокусирующей системы.

Металлическая грань, которая отражает свет от полупроводниковых лазеров, не полностью коллимирует лучи – их расхождение доходит до 25º. Поэтому для получения параллельных лучей требуются относительно большие внешние линзы. Ученые обнаружили, что если выгравировать периодический массив штрихов на грани лазера, то образуются поверхностные плазмоны. Они рассеивают расходящиеся лучи таким способом, что последние интерферируют. В результате получается параллельный пучок.

Эффект плазмонного коллиматора подобен действию фазированной антенной решетки. В дальнейшем ученые надеются управлять пространственной картиной излучения полупроводникового лазера в широком диапазоне углов излучения без использования зеркал, призм и линз.