以電為能源、可在室溫下操作的納米激光器經(jīng)過長(zhǎng)期的基礎(chǔ)研究之后，首次驗(yàn)證成功。

由空軍科學(xué)研究辦公室和DARPA資助，寧春正（音譯）博士及其團(tuán)隊(duì)在亞利桑那州立大學(xué)完成了保持該項(xiàng)工作未偏離摩爾定律的一些關(guān)鍵解決方案。

摩爾定律預(yù)言，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每2年便會(huì)增加一倍。隨著元器件小型化、運(yùn)算速度更快，縮小激光器尺寸對(duì)于使光子與電子器件結(jié)合至關(guān)重要。通過在同樣的空間內(nèi)置入更多的激光器，可獲得更快的處理速度——從而為下一代計(jì)算機(jī)的問世提供的了可能。

本次突破前的相關(guān)研究是由較強(qiáng)的光源進(jìn)行泵浦，而非使用電注入式。由光泵浦的納米激光器可容易地在室溫下工作，但在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到一個(gè)問題——它不能由電流進(jìn)行激勵(lì)。因此，對(duì)于電子方面的應(yīng)用并非解決方案。道理很簡(jiǎn)單，因?yàn)闊o論你怎樣通過納米激光器節(jié)省空間，要靠埋入一個(gè)額外的光源對(duì)納米激光器進(jìn)行泵浦，都是不現(xiàn)實(shí)的。

寧博士指出，能在室溫下操作的納米激光器在電子及光子技術(shù)領(lǐng)域是非常有用的，它無需冷卻系統(tǒng)，可由簡(jiǎn)單的電池激勵(lì)而代替了由其他激光源進(jìn)行泵浦，而且可以連續(xù)不斷地發(fā)射光。

以往由電流激勵(lì)的納米激光器實(shí)驗(yàn)均告失敗，這主要是由于過熱造成的，由寧博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)所做的嘗試也證明了這一點(diǎn)，這是由激光器厚度造成的。

寧博士最新研究方法采用了同樣的磷化銦/砷化鎵銦/磷化銦矩形鐵心以及同樣的氮化硅絕緣層——與以前同樣的方式被封裝進(jìn)一個(gè)鍍銀殼體內(nèi)，由于過熱這一方法宣告失敗。當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)精確控制制作過程并調(diào)整氮化硅層的厚度時(shí)，散熱加快，從而保持納米激光器能連續(xù)工作。

在亞利桑那州立大學(xué)發(fā)布的新聞中，寧博士指出：“根據(jù)基本科學(xué)原理，它首次表明對(duì)于在室溫下使用的電注入式金屬腔納米激光器來說，金屬的加熱減量不是一個(gè)不能克服的障礙；對(duì)于長(zhǎng)期使用的納米激光器來講，這一結(jié)論是否適用尚不得而知。”

從基礎(chǔ)研究中獲得的重要結(jié)論是這一突破是寧教授及其同事近七年來研究工作的頂點(diǎn)，但他們并未在這一點(diǎn)上停留，因?yàn)閷幉┦坑执蛩阍谄涑晒Φ幕�礎(chǔ)上繼續(xù)邁出重要的兩步：將其用于硅基光波導(dǎo)以實(shí)現(xiàn)100GHz高速調(diào)制，但最終是將納米激光器用于芯片上的光子系統(tǒng)。

負(fù)責(zé)資助寧博士項(xiàng)目的空軍科學(xué)研究辦公室官員Gernot Pomrenke博士表示，因?yàn)榻鉀Q了熱的問題以及金屬在這種納米結(jié)構(gòu)中的作用，寧博士的成功將對(duì)未來納米激光器的發(fā)展具有重要影響，根本解決這一困難問題，為各種光子和電子微納器件的綜合化實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。