Лазеры нового поколения. Технологии для связи, медицины и космоса

Российские физики создали уникальный квантово-каскадный лазер, способный генерировать когерентное терагерцовое излучение в диапазоне от 3,1 до 3,9 ТГц. Эта разработка откроет новые возможности для систем беспроводной связи, медицинской диагностики и сенсоров космических аппаратов.

Создание таких лазеров связано с высокими технологическими требованиями. Как отмечает Рустам Хабибуллин, руководитель лаборатории квантово-каскадных лазеров МФТИ, процесс требует исключительной точности на всех этапах: от проектирования зонных структур до роста полупроводниковых гетероструктур. В большинстве стран эти задачи решаются лишь небольшим числом высококвалифицированных команд.

«Создание квантово-каскадных лазеров — крайне сложная задача, требующая рекордов на каждом этапе. Она под силу лишь топ-командам»,

• Рустам Хабибуллин, заведующий лабораторией квантово-каскадных лазеров МФТИ.

Одной из ключевых проблем предыдущих моделей лазеров было их быстрое нагревание, что ограничивало продолжительность работы. Российским ученым удалось снизить плотность тока в новых лазерах на порядок, что устранило проблему перегрева. Это стало возможным благодаря реализации идеи Александра Прохорова, предложившего использовать два фотона и два квантовых перехода для повышения эффективности излучения.

Особая роль в разработке принадлежит коллегам из ФТИ им. Иоффе, которые сумели вырастить 160 усиливающих модулей с квантовыми ямами толщиной 3–7 нанометров. Процесс создания таких сложных структур длился более 10 часов и требовал точности до 1–2% в параметрах слоев.

«Мы создали лазеры, способные генерировать стабильные терагерцовые лучи милливаттной мощности в широком диапазоне частот и температур»,

• Центр научной коммуникации МФТИ.

Эти разработки помогут создать новые поколения приборов, включая медицинские устройства, системы передачи данных и сенсоры для космических исследований. Они демонстрируют, как российская наука воплощает сложнейшие теоретические идеи в практические технологии.

Источник: Центр научной коммуникации МФТИ