Учёные создали первый в мире трехмерный микролазер

Учёные из Словении разработали первый в мире трехмерный микролазер. Недорогое и простое в изготовлении устройство обладает малыми размерами и низкой энергоемкостью, что позволяет использовать его во многих областях интегральной фотоники, например, для различных электронных гаджетов.

Лазер, разработанный физиками из Института Джозефа Стефана и Люблянского университета, описан в статье, на днях опубликованной в журнале «Optics Express». Холестерические жидкие кристаллы, связанные с красителями, преобразуют энергию света в собственное лазерное излучение, распространяемое во всех направлениях.

Жидкие кристаллы – это желеобразные материалы, которые проявляют характерное для кристаллов свойство анизотропии (неоднородность среды в различных направлениях). Холестерические жидкие кристаллы (ХЖК) имеют периодическую спиральную структуру и отражают видимый свет. ХЖК очень чувствительны к температуре: она изменяет структуру жидких кристаллов, влияя на шаг спирали, что приводит к изменению их цвета. Это свойство ХЖК используется в телевизорах и различных индикаторах (к примеру, в медицине для выявления очагов воспаления). Возможность использования ХЖК для изготовления лазеров рассматривается давно, но до сих пор учёные создавали на основе жидких кристаллов только двухмерные лазерные системы.

Авторы нового исследования, Матиас Хумар и Игорь Муцевич, предложили новую схему лазера, основанного на жидких кристаллах. Они соединили холестерические жидкие кристаллы с молекулами красителей и смешали их с глицерином. В результате учёные получили взвешенные в глицерине капли жидких кристаллов размером около 15 микрометров. Если такие микрокапли облучить импульсами когерентного света видимого диапазона, они начинают производить лазерное излучение, причём одинаковое по всем направлениям, то есть ведут себя как точечные источники.

Во многих лабораториях работают над созданием твердотельных трехмерных лазеров. «Но можете себе представить, как это сложно: собрать тысячи изменяющихся ячеек оптических материалов так, чтобы в результате получилась однородная структура», – говорит Муцевич. Новый лазер изготовить гораздо легче: пространственная архитектура прибора формируется сама благодаря физическим свойствам смешиваемых веществ. Еще одним важным достоинством лазера является способность холестерических жидких кристаллов к изменению длины волны излучаемого света под действием температуры.

Учёные полагают, что новый лазер найдет широкое применение. Он может хорошо проявить себя в телекоммуникациях, при получении оптических изображений, для исследования биологических объектов и даже в рисовании, считают исследователи. Хумар и Муцевич уже наметили для себя дальнейший план работ. В скором времени они начнут поиск новых материалов для подобных лазеров, чтобы уменьшить их размеры и улучшить возможности настройки и производительность приборов. Об этом сообщает Информнаука со ссылкой на PhysOrg.