Вероятно, вы представляете себе лазеры, как тонкие с иголку хрупкие лучи. Но полупроводниковые лазеры, применяющиеся везде от CD до оптоволоконных широкополосных сетей, больше похожи на расплывчатые конические пучки света от вспышки.

Замысловатые устройства в виде выпуклых зеркал или линз необходимы для ‘приручения’ этих лучей в пригодные для использования, особенно, если им необходимо преодолевать длинные расстояния. Новое устройство, которое закрепляется на переднюю часть источника лазера, упрощает процесс, делая его значительно практичнее.

Международной исследовательской команде во главе с Фредерико Капассо (Frederico Capasso) из Гарвардского Университета и его аспирантом Нанфанг Йу (Nanfang Yu), удалось уменьшить расходимость пучка в одной плоскости в 25 раз.

Переработанная энергия

Вместо использования линз и зеркал, учёные прикрепили 200-микрометровую длинную металлическую конструкцию, названную плазмонический коллиматор (plasmonic collimator), к передней части лазерного генератора. На верхней части устройства находится горизонтальная щель размером всего 2 микрометра.

Щель находится прямо над лазерным источником. Она настолько узкая, что примерно половина проходящего сквозь неё луча резко преломляется в направлении поверхности металла. Когда он достигает поверхности металла, высокоэнергетический лазерный свет превращается в поверхностные плазмоны – энергетические волны, проходящие через электроны на поверхности коллиматора. Оставшийся свет проходит сквозь щель беспрепятственно.

Световая сабля

Расстояние между щелью и каждой выемкой выбрано такое, чтобы обеспечить синхронность всех лучей, выходящих из коллиматора, которые собираются, чтобы образовать один плотно сфокусированный в вертикальном направлении луч.

По причине того, что отклонение от полупроводникового луча примерно 60° во всех направлениях, команда Капассо снизила его до 2.4° в вертикальной плоскости.

В результате устройство напоминает выдвижной ножик, заострённый в одном направлении, но протягивающийся в другом. На данный момент исследователи планируют разработать версию, которая сможет заострить лазер в двух плоскостях, как точилка для карандашей.

Этот шаг – первый важный шаг в направлении полной коллимации пучка, как утверждает Йу.