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自動(dòng)調(diào)焦的半導(dǎo)體激光器通常需要一個(gè)體積龐大的光學(xué)鏡頭作為一個(gè)準(zhǔn)直器。研究人員則向我們展示了一種等離子準(zhǔn)直器,該準(zhǔn)直器能夠利用蝕刻槽直接嵌入半導(dǎo)體激光器的表面。如果哈佛大學(xué)為該技術(shù)申請的專利能夠通過,那么半導(dǎo)體激光器將能夠精簡到一個(gè)不帶鏡頭的裸片。

哈佛大學(xué)和濱松光子(浜松市,日本)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)希望最終能夠演示如何實(shí)現(xiàn)電氣控制偏振激光束在自旋電子學(xué)和量子計(jì)算中的應(yīng)用。

哈佛大學(xué)的教授Federico Capasso表示:“等離子準(zhǔn)直器適用于所有的半導(dǎo)體激光器。該項(xiàng)研究開辟了使用等離子結(jié)構(gòu)建立激光面以構(gòu)建任意偏振態(tài)的先例,這正是自旋電子學(xué)和量子信息處理學(xué)長期追求的目標(biāo)。

哈佛大學(xué)和日本的研究人員發(fā)現(xiàn)配備了等離子準(zhǔn)直器的量子級激光器能夠減少光束的發(fā)散

研究人員表示如果能夠獲得一個(gè)全校準(zhǔn)的激光器,在保證長距離化學(xué)微傳感功能的前提下,由于無需鏡頭通信激光器的成本將大大降低。后者可應(yīng)用于國土安全和環(huán)境監(jiān)測中。

金屬表面對半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光進(jìn)行反射并不能完全瞄準(zhǔn)光束,發(fā)散度可以達(dá)到25%。而一個(gè)相對較大的外部鏡頭還必須能夠?qū)⒓す夥淳劢钩善叫泄馐?。研究人員發(fā)現(xiàn)通過在激光器表面蝕刻一個(gè)子波長的周期性陣列槽,產(chǎn)生表面等離子或者電磁波,該電磁波對發(fā)散的光束有散射作用,進(jìn)而產(chǎn)生構(gòu)造性的影響,最終該發(fā)散光束平行于主光軸從激光器發(fā)出。

研究人員表示等離子準(zhǔn)直器的作用類似于相控陣天線引導(dǎo)光束的方式,創(chuàng)造了一種在沒有任何運(yùn)動(dòng)器件的情況下引導(dǎo)激光束的可能性。

研究人員下一步希望能夠控制半導(dǎo)體激光器的空間發(fā)射模式,令激光束能夠不借助平面鏡,棱鏡或者鏡頭實(shí)現(xiàn)大角度的電氣轉(zhuǎn)向。

最新的激光器原型已經(jīng)能夠利用平行線凹槽在激光的偏振方向上進(jìn)行瞄準(zhǔn)。研究人員計(jì)劃在激光器上蝕刻同心圓槽以嘗試在所有方向上瞄準(zhǔn)激光束。

該激光研究項(xiàng)目的資金由哈佛大學(xué)的納米系統(tǒng)中心,美國國家納米科技基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和空軍科研辦公室贊助。