Лазери на квантових нитках — це лазери, у яких активне середовище складається з квантових ниток (Quantum Wires) — наноструктур, що обмежують рух носіїв заряду у двох просторових напрямках і дозволяють рухатися лише в одному.
- Вони представляють собою квазiодновимірні системи.
- Завдяки сильному квантовому обмеженню у двох напрямках носії мають дискретизовані енергетичні стани, що впливає на оптичні властивості лазера.
Основні переваги
- Ще нижчий поріг генерації порівняно з лазерами на квантових колодязях і квантових точках.
- Вища ефективність та стабільність за рахунок більш суворого квантового обмеження.
- Вузький спектр випромінювання і висока когерентність.
- Покращений контроль над електронним транспортом і нелінійними оптичними ефектами.
Будова лазера
- Активне середовище — масив квантових ниток, зазвичай розташованих паралельно.
- Матеріали — напівпровідникові гетероструктури, наприклад, GaAs/AlGaAs або InGaAs/InP.
- Резонатор — Fabry-Pérot або інші типи оптичних резонаторів.
Методи виготовлення
- Літографія і травлення: створення вузьких смужок напівпровідника.
- Самосамоспрямований (self-assembled) ріст ниток у процесі епітаксії.
- Вирощування за методом Vapor-Liquid-Solid (VLS) — хімічний процес росту ниток.
Застосування
- Оптичні комунікації з підвищеною ефективністю.
- Нанофотоніка і квантові обчислення.
- Високочутливі датчики і спектроскопія.
- Мікролазери для інтеграції в оптичні схеми.
Виклики та перспективи
- Технологічна складність масового виробництва з точною геометрією.
- Потрібен контроль розмірів і розподілу квантових ниток.
- Активні дослідження по інтеграції в фотонні чіпи та квантові пристрої.