Nature子刊：将半导体激光器缩小至纳米级的新技术

近日，A*STAR研究团队开发出了由一系列纳米圆柱体构成的半导体微型激光器（见图）。这是首次在非金属纳米结构中实现激光，并且有望产生可用于各种光电器件的微型激光器。该成果已发表在Nature Nanotechnology杂志上。

目前，微型激光器广泛用于CD和DVD播放器等设备中。现在，光学研究人员正在开发尺寸更小的纳米级激光器。

使用由具有高折射率的半导体微小结构阵列有望实现该目标。该结构具有微小天线功能，可在特定波长下谐振。然而，将它们构造成腔体仍然是一项巨大的挑战。腔体是激光的核心，光线在被放大时反射。

现在，Arseniy Kuznetsov，Son Tung Ha，RamónPaniagua-Domínguez以及他们在A*STAR材料与工程研究所的同事合作，通过利用一种不寻常的驻波状态克服了该问题。这种波与一个共存连续的辐射波谱，可以传递能量，最初被量子力学预测，并且大约于十年前，在光学实验中得到了证明。

Kuznetsov指出：“该研究成果的取得有意外发现的因素，最初，我们计划根据阵列中的衍射共振来制造激光。但是在制作样品并对其进行测试后，我们发现这种强烈的增强效果与预期不同。当我们做进一步的模拟和分析时，我们意识到创造出了这些特殊的波。”

该团队经过五年时间取得了该研究结果。Kuznetsov表示：“其他团体也在努力开发有源纳米天线，因此这是一场与时间的赛跑。然而，直到现在，激光还没有在纳米天线结构中实现，因此，对于介电纳米天线领域来说，这是一大步。”

该团队开发的激光器与其他类型的微型激光器相比具有明显的优势。首先，可以很容易地控制其宽度，明确定义光束的方向，这在设备应用中经常需要这种可操作性。此外，由于纳米圆柱体非常稀疏地分布，因此激光器是高度透明的，这对于包含其他光学组件的多层器件是有益的。

为了实现纳米激光器的商业化，该团队正在努力开发可以电激励的激光器，以取代本研究中的光激发。