Ультрафиолетовый лазер может строить структуры поатомно

Лазерная система, излучающая свет с длиной волны 326 нм, является идеальным инструментом для манипуляции группами из трех атомов, таких как индий, – к такому выводу пришли исследователи из Боннского Университета (Германия). Метод выглядит особенно многообещающим для поатомного построения наноструктур (Atomic Nanofabrication, ANF) – способа точной манипуляции и прямого осаждения атомов с использованием лазерного луча.

Ученые экспериментировали с охлажденным с помощью лазера пучком атомов индия. Их цель заключалась в создании трехмерного структурированного кристалла (In,Al)As с периодически модулированной концентрацией индия. Это позволило бы создавать полностью трехмерные наноструктуры с помощью ANF.

Хотя потенциальные возможности ANF известны, они опираются на наличие лазеров, излучающих свет в коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне, с длиной волны, соответствующей переходам, обнаруженным в группе из трех атомов. В индии, например, переходы совершаются при длине волны 325,6 нм. Именно потому Цзя-Инь Ким (Jae-Ihn Kim) и его коллега Дитер Мешеде (Dieter Meschede) разработали основанный на оптоволокне источник света, который утраивает частоту, или втрое укорачивает длину волны -  с 977 до 326 нм.

Система начиналась с диодного лазера с внешним резонатором, излучающего свет с длиной волны 977 нм. Это излучение затем расщеплялось и подавалось на два независимых оптоволоконных усилителя, каждый из которых базировался на легированном иттербием оптоволокне с двойной оболочкой.

После усилителей, один луч света подавался во внешний резонатор, где его частота удваивалась (длина волны  - 488 нм). Второй луч с длиной волны 977 нм из второго усилителя и луч с удвоенной частотой (488 нм) затем соединялись в двойном объемном резонаторе, в результате чего за счет генерации суммарной частоты получался луч с длиной волны 326 нм.

По мнению Кима, в долгосрочной перспективе может быть сконструирован источник одиночных атомов индия, с помощью которого можно будет создавать структуры более точно – атом за атомом.