Изображение создано при помощи нейросети
Новые горизонты для защищенных систем связи, медицины и даже «умного» сельского хозяйства открывает разработка международной группы исследователей из России, Белоруссии и Китая при участии НИУ ВШЭ – ультрафиолетовый микролазер размером около двух микрометров. О том, чем уникальна разработка и где она найдет применение, мы поговорили с одним из ее авторов, старшим научным сотрудником Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники питерского кампуса ВШЭ Эдуардом Моисеевым.
Миниатюрный лазер, который может стать основой для нового поколения оптоэлектронных устройств, излучает глубокий ультрафиолет – с очень короткой длиной волны, менее 300 нанометров. При этом главной проблемой при создании микроскопических лазеров является удержание этого излучения в резонаторе. В классической технологии вертикально-излучающих лазеров (VCSEL) используются дорогие и сложные многослойные зеркала. Конструкция нашего лазера – иная», рассказал Эдуард Моисеев.
«Конструкция резонатора использует так называемые “моды шепчущей галереи” (когда свет бегает по кругу внутри диска – ред.), – поясняет разработчик. – Это позволяет радикально снизить порог лазерной генерации, сделать устройство миниатюрным и при этом получить узкую лазерную линию. Поэтому наш лазер отличает предельная компактность, простота изготовления и минимальное потребление энергии».
Сейчас разработчики оценивают перспективы практического применения нового микролазера. Одной из основных Эдуард Моисеев назвал его внедрение в системы защищенной связи. «На мой взгляд, одно из самых перспективных направлений – создание скрытых, помехоустойчивых mesh-сетей оптической связи. Из-за физических свойств глубокого ультрафиолета такие каналы связи крайне трудно перехватить или заглушить извне. Это делает технологию идеальной для защищенной передачи данных на коротких расстояниях», – рассказал собеседник IQ Медиа.
Кроме того, новый микролазер будет востребован в медицине, сельском хозяйстве и просто в повседневной жизни людей, отметил исследователь. Глубокий ультрафиолет эффективно уничтожает вирусы и бактерии – это позволяет применять его в системах экспресс-стерилизации воды, воздуха и поверхностей.
Другое направление использования – высокоточные оптические датчики. Благодаря микроскопическим размерам такие лазеры и сенсоры на их основе можно будет интегрировать прямо в смартфоны, фитнес-браслеты и другие повседневные гаджеты. Также ученый прогнозирует внедрение нового микролазера в аграрную отрасль российской экономики.
Технология способна стать важным элементом «умного» сельского хозяйства, подчеркивает Эдуард Моисеев. Дозированное воздействие (субнекротические дозы) жесткого ультрафиолетового излучения стимулирует синтез вторичных метаболитов и адаптивные морфологические изменения у растений. Проще говоря – растения реагируют на небольшие дозы жесткого УФ-света как на тренировку. «В ответ они усиливают производство своих “иммунных” соединений – антиоксидантов и эфирных масел – это делает их вкус насыщеннее, аромат сильнее, а биологическую ценность выше. Кроме того, укрепляются клеточные стенки, что повышает устойчивость к засухе и болезням, а сами растения становятся более коренастыми и компактными, что позволяет максимально эффективно использовать пространство в современных теплицах», – говорит исследователь.
«Благодаря компактности и экономичности наши микролазеры можно будет интегрировать в роботизированные тепличные комплексы для точечной адресной фотостимуляции», – поясняет Моисеев.
По его словам, на сегодняшний день группа исследователей успешно завершила первый этап – создание оптических структур, благодаря которым микролазеры работают от внешнего источника света, происходит так называемая оптическая накачка.
Следующий шаг – создание микролазеров с токовой накачкой, работающих от обычной батарейки, что откроет прямую дорогу к практике. Все необходимые технологические компетенции и мощности для организации серийного производства в России есть, заключает Эдуард Моисеев.
Беседовал Григорий Миленин
В подписке — дайджест статей и видеолекций, анонсы мероприятий, данные исследований. Обещаем, что будем бережно относиться к вашему времени и присылать материалы раз в месяц.
Спасибо за подписку!
Что-то пошло не так!
