自動調焦的半導體激光器通常需要一個體積龐大的光學鏡頭作為一個準直器。研究人員則向我們展示了一種等離子準直器,該準直器能夠利用蝕刻槽直接嵌入半導體激光器的表面。如果哈佛大學為該技術申請的專利能夠通過,那么半導體激光器將能夠精簡到一個不帶鏡頭的裸片。

哈佛大學和濱松光子(浜松市,日本)的研發團隊希望最終能夠演示如何實現電氣控制偏振激光束在自旋電子學和量子計算中的應用。

哈佛大學的教授Federico Capasso表示:“等離子準直器適用于所有的半導體激光器。該項研究開辟了使用等離子結構建立激光面以構建任意偏振態的先例,這正是自旋電子學和量子信息處理學長期追求的目標。

哈佛大學和日本的研究人員發現配備了等離子準直器的量子級激光器能夠減少光束的發散

研究人員表示如果能夠獲得一個全校準的激光器,在保證長距離化學微傳感功能的前提下,由于無需鏡頭通信激光器的成本將大大降低。后者可應用于國土安全和環境監測中。

金屬表面對半導體激光器發出的光進行反射并不能完全瞄準光束,發散度可以達到25%。而一個相對較大的外部鏡頭還必須能夠將激光反聚焦成平行光束。研究人員發現通過在激光器表面蝕刻一個子波長的周期性陣列槽,產生表面等離子或者電磁波,該電磁波對發散的光束有散射作用,進而產生構造性的影響,最終該發散光束平行于主光軸從激光器發出。

研究人員表示等離子準直器的作用類似于相控陣天線引導光束的方式,創造了一種在沒有任何運動器件的情況下引導激光束的可能性。

研究人員下一步希望能夠控制半導體激光器的空間發射模式,令激光束能夠不借助平面鏡,棱鏡或者鏡頭實現大角度的電氣轉向。

最新的激光器原型已經能夠利用平行線凹槽在激光的偏振方向上進行瞄準。研究人員計劃在激光器上蝕刻同心圓槽以嘗試在所有方向上瞄準激光束。

該激光研究項目的資金由哈佛大學的納米系統中心,美國國家納米科技基礎設施網絡和空軍科研辦公室贊助。