Прорыв в разработке фотонных кристаллических лазеров с треугольной решеткой

В ноябре 2024 года группа исследователей представила революционное математическое решение для изучения двумерного взаимодействия света в лазерах на основе фотонных кристаллов (PCSEL). Результаты исследования, опубликованные в IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, открывают новые возможности для создания более эффективных лазерных устройств.
Прорыв в разработке фотонных кристаллических лазеров с треугольной решеткой
Изображение носит иллюстративный характер

Лазерные диоды представляют собой полупроводниковые устройства, генерирующие свет и усиливающие его посредством многократного отражения до достижения достаточного оптического усиления для формирования мощного лазерного луча. Особый интерес представляют лазеры на основе фотонных кристаллов с поверхностным излучением (PCSEL), которые отличаются от традиционных лазеров разделением функций усиления, обратной связи и излучения.

Исследователи сосредоточились на сравнении PCSEL с треугольной решеткой и PCSEL с квадратной решеткой. Результаты показали, что двумерная связь световых волн в структуре с треугольной решеткой значительно сильнее, что обеспечивает более эффективную оптическую обратную связь и, как следствие, более эффективную генерацию лазерного излучения.

В ходе исследования были изучены шесть плоских световых волн, распространяющихся через кристалл и взаимодействующих посредством дифракции Брэгга. Численное моделирование позволило детально проанализировать двумерную связь этих волн в структуре с треугольной решеткой и сравнить результаты с показателями квадратной решетки.

Профессор Стивен Джон Суини, старший член IEEE и соавтор исследования, отметил: «Полученные уравнения улучшают внутриплоскостную двумерную связь для PCSEL с треугольной решеткой в режиме TM, что особенно важно для устройств с низким контрастом показателя преломления».

Ученые вывели аналитические уравнения для частот мод и констант связи, которые можно использовать совместно с экспериментальными измерениями зонной структуры при проектировании PCSEL с треугольной решеткой в режиме поперечной магнитной поляризации (TM). Также был определен фундаментальный режим генерации треугольной решетки PCSEL, обеспечивающий максимально эффективный лазерный выход.

Исследование устанавливает параллели между поведением поперечной магнитной (TM) и поперечной электрической (TE) поляризации, подчеркивая преимущества TM-режимов в определенных конфигурациях. Разработанные аналитические модели и уравнения связи создают основу для экспериментальной оптимизации структур фотонных кристаллов, что открывает путь к созданию более эффективных устройств следующего поколения с улучшенной масштабируемостью и одномодовым режимом работы.


Новое на сайте

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка