Baru-baru ini, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh peneliti dari Universitas ITMO （Rusia） mengumumkan bahwa mereka telah mengembangkan laser semikonduktor paling ringkas di dunia dalam kisaran cahaya tampak pada suhu kamar.Menurut penulis tim peneliti, laser ini adalah nanopartikel dengan ukuran hanya 310 nanometer (sekitar 1/3000 milimeter), yang dapat menghasilkan cahaya koheren hijau pada suhu kamar dan bahkan dapat dilihat dengan mata telanjang menggunakan mikroskop optik standar.
Perlu disebutkan bahwa para ilmuwan telah berhasil mengatasi bagian hijau dari pita cahaya tampak.Peneliti utama artikel ini, Sergey Makarov, seorang profesor di Sekolah Fisika dan Teknik Universitas ITMO, berkata: “Dalam semikonduktor pemancar cahaya modern, Di lapangan, ada masalah 'celah hijau'.Celah hijau berarti efisiensi kuantum bahan semikonduktor konvensional yang digunakan dalam dioda pemancar cahaya turun tajam di bagian hijau spektrum.Masalah ini menyulitkan pengembangan nanola suhu kamar yang terbuat dari bahan semikonduktor konvensional."
Tim peneliti Universitas ITMO memilih perovskite halide sebagai bahan untuk laser nano-nya.Laser tradisional terdiri dari dua elemen kunci - media aktif yang memungkinkan eksitasi dan emisi yang koheren dan resonator optik yang membantu membatasi energi elektromagnetik di dalam untuk waktu yang lama.Perovskit dapat memberikan dua karakteristik ini: bentuk tertentu nanometer Partikel dapat bertindak sebagai media aktif dan resonator efisiensi tinggi.Hasilnya, para ilmuwan berhasil menghasilkan partikel berbentuk kubus berukuran 310 nanometer yang, ketika dieksitasi oleh pulsa laser femtosecond, dapat menghasilkan radiasi laser pada suhu kamar.
Kata Ekaterina Tiguntseva, seorang peneliti junior di Universitas ITMO dan salah satu rekan penulis makalah ini."Kami menggunakan pulsa laser femtosecond untuk memompa nanola. Kami menyinari nanopartikel terisolasi hingga ambang generasi laser dari intensitas pompa tertentu tercapai. Kami telah membuktikan bahwa nanolaser ini dapat beroperasi dalam setidaknya satu juta siklus eksitasi." Keunikan nanolaser dikembangkan oleh tim peneliti tidak terbatas pada ukurannya yang kecil.Nanopartikel yang baru dirancang juga dapat secara efektif membatasi energi emisi terstimulasi dan memberikan amplifikasi medan elektromagnetik yang cukup tinggi untuk generasi laser.
Kirill Koshelev, seorang peneliti junior di Universitas ITMO dan salah satu penulis artikel, menjelaskan: “Idenya adalah bahwa generasi laser adalah proses ambang batas.Yaitu, Anda menggunakan pulsa laser untuk merangsang partikel nano pada intensitas 'ambang' tertentu dari sumber cahaya eksternal.Partikel mulai menghasilkan emisi laser.Jika Anda tidak dapat membatasi cahaya pada jarak yang cukup baik, tidak akan ada emisi laser.Dalam percobaan sebelumnya dengan bahan dan sistem lain, tetapi dengan ide-ide serupa, itu menunjukkan bahwa Anda dapat menggunakan resonansi Mie orde keempat atau kelima, yang berarti bahwa pada frekuensi yang dihasilkan oleh laser, panjang gelombang cahaya pada material cocok dengan resonator volume empat sampai lima kali resonansi.Kami telah membuktikan bahwa partikel kami mendukung resonansi Mie tingkat ketiga, yang sebelumnya tidak pernah dilakukan.Dengan kata lain, ketika ukuran resonator sama dengan tiga panjang gelombang cahaya di dalam material, kami dapat menghasilkan emisi terstimulasi yang koheren. "
Hal penting lainnya adalah nanopartikel dapat digunakan sebagai laser tanpa memberikan tekanan eksternal atau suhu yang sangat rendah.Semua efek yang dijelaskan dalam penelitian ini dihasilkan pada tekanan atmosfer dan suhu kamar normal.Hal ini membuat teknologi ini menarik bagi para ahli yang berspesialisasi dalam pembuatan chip optik, sensor, dan perangkat lain yang menggunakan cahaya untuk mengirimkan dan memproses informasi, termasuk chip untuk komputer optik.
Keuntungan dari laser yang bekerja dalam rentang cahaya tampak adalah mereka lebih kecil dari sumber cahaya merah dan inframerah dengan karakteristik yang sama ketika semua karakteristik lainnya sama.Faktanya, volume laser kecil biasanya memiliki hubungan kubik dengan panjang gelombang yang dipancarkan, dan karena panjang gelombang cahaya hijau tiga kali lebih kecil daripada cahaya inframerah, batas miniaturisasi jauh lebih besar untuk laser hijau.Ini penting untuk produksi komponen ultra-kompak untuk sistem komputer optik masa depan.