العلماء يصنعون ليزر أحادي النمط يخرج من سلك نانوي مفرد

العلماء يصنعون ليزر أحادي النمط يخرج من سلك نانوي مفرد

Scientists make single-mode laser out of a single nanowire

(A، C، E) عبارة عن صور مجهرية ضوئية لليزر سلك نانوي مفرد في ثلاث تصورات. (B، D، F) الأسهم الرفيعة تشير إلى نهاية وجهة الانعكاس بانعكاسية منخفضة، أما الأسهم السميكة فتشير إلى انعكاس مرآه حلقية ذات انعكاسية عالية.

أمل باسم المركز العلمي للترجمة: بالرغم من أن الليزر يكون بأحجام وأشكال متعددة، إلا أن واحد من أكثر تصميمات الليزر حداثة يعتبر شاذا بشكل خاص، حيث تم صنعه من سلك نانوي مفرد فقط. فمن خلال حجم السلك النانوي الصغير، وبساطته، فإن الليزر الناتج يمكن أن يستخدم كمصدر ضوء متماسك بمقياس نانوي في التطبيقات على الاتصالات البصرية، الاستشعار عن بعد ومعالجة الإشارات.

قام فريق من الباحثين يتكون من: Yao Xiao وآخرين، من جامعة Hangzhou في الصين، وجامعة Peking في بكين، بوضع داستهم على ليزر سلك نانوي مفرد جديد في الإصدار الأخير من Nano Letters. بالرغم من هذه ليست المرة الأولى لإنتاج ليزر يخرج من سلك نانوي واحد، إلا أنه يعطي مميزات مختلفة حيث انه يعمل في نمط احادي للتحكم ( single-mode).

حيث صرح المؤلف المشارك Limin Tong من جامعة Zhejiang قائلا: “في السابق، كان ليزر السلك النانوي المفرد يتم التحكم به بأنماط متعددة (multiple modes)”، وأضاف: “إن الليزر في هذا العمل عبارة عن نمط أحادي (single-mode)، والذي يعتبر مرغوبا أكثر في التطبيقات العملية”.

من هنا، فإن الليزر المنبعث له طول موجي يقارب 738 nm (أعلى قيمة للطيف المرئي). والسلك النانوي المستخدم في إنتاج الليزر له قطر يساوي 200 nm، وطول يتراوح بين 50 و75 µm. وقد جرب الباحثون ثنيه باستخدام مجسات ليفية. على سبيل المثال، قاموا بثني السلك النانوي حتى حصلوا على: حلقات في كلا الطرفين ، حلقة في طرف واحد، وبدون حلقات.

وللحصول على سلك نانوي يعمل كليزرأحادي النمط (single-mode)، قام الباحثون بإثارة السلك النانوي الذي يتكون من حلقات بليزر نبضي. ووضحوا ذلك بأنه عندما نحصل على رحلة حول الحلقات، والتي تتطرد ببراعة بواسطة تغذية راجعة مثل الانعكاس، يمكن تعويض الفقد في الرحلة، عندها يتواجد الليزر. وقد لاحظ الباحثون الليزر في السلك النانوي المفرد على شكل نقطتين لامعتين من الضوء في كلا الطرفين للسلك النانوي. ووجدوا أنه للأسلاك النانوية التي تم ثنيها إلى حلقات، فإن الحلقات تعمل دور مرايا حلقية، وذلك لا يوفر فقط فجوات مزدوجة لاختيار الوضع، وإنما تزيد أيضا انعكاسية السلك النانوي وتقلل بداية عملية إنتاج الليزر. مجتمعة، فإن الانعكاس العالي والبداية المنخفضة ينتج عنهما فجوة ليزرية عالية الجودة في السلك النانوي.

بالإضافة إلى ذلك، فإن التغيير في حجم الحلقات يسمح للباحثين بالتحكم في الطول الموجي لليزر. باستخدام مجسات الألياف، يمكن للباحثين التحكم بسهولة في حجم الحلقات. حيث وجدوا أن التناقص في حجم واحدة من الحلقات يؤدي على تغيير في الطول الموجي من خلال التقليل من المسار الضوئي للفجوة الليزرية.

ويأمل العلماء في أن ليزر السلك النانوي المفرد، بميزاته من حيث وضع الجودة العالي و عتبة الليزر المنخفضة، يمكن أن يعطي فرصا لتطبيقات عملية لليزر السلك النانوي. بالإضافة، فإن الدراسة يمكن أن تحقق تقنية تصميم جديدة لابتكار ليزر بعتبة منخفضة (low-threshold )، ونمط أحادي(single-mode) باستخدام أنواع أخرى من تركيبات نانوية.

وقد قال Tong: “كمصدر ضوء متماسك، هذا النوع من ليزر السلك النانوي لا يمتلك فقط البصمة الصغيرة (كأنواع الليزر الأخرى)، لكن يوفر كذلك ليزر بإخراج أحادي النمط (single-mode) (يعتبر صعب التحقيق في معظم ليزر السلك النانوي لكنه مرغوبا في التطبيقات العملية)”، وأضاف: “مع ذلك، هذا النوع من الليزر يمكن أن يوفر تطبيقات محتملة رائعة مثل الدوائر الكهروضوئية المتكاملة النانوية في معالجة البيانات البصرية والاستشعار عن بعد”.

للمزيد من المعلومات:

Yao Xiao, et al. “Single-Nanowire Single-Mode Laser.” Nano Letters. DOI:10.1021/nl1040308

رابط الخبر الأصلي:

http://www.physorg.com/news/2011-02-scientists-single-mode-laser-nanowire.html

تمت الترجمة بواسطة أ./ أمل باسم

المركز العلمي للترجمة