Em primeiro lugar para o campo, pesquisadores da Faculdade de Engenharia Grainger da Universidade de Illinois Urbana-Champaign relataram uma lasagem fotográfica de um laser emissor de superfície fotônico dielétrico enterrado emitido à temperatura ambiente e um comprimento de onda seguro para os olhos. Suas descobertas, publicadas em Jornal IEEE PhotonicsMelhore o design atual do laser e abra novos caminhos para aplicações de defesa.
Por décadas, o laboratório de Kent Choquette, professor de engenharia elétrica e de computadores, explorou VCSels, um tipo de laser emissor de superfície usado em tecnologia comum, como smartphones, impressoras a laser, scanners de código de barras e até veículos. Mas, no início de 2020, o Choquette Lab se interessou em pesquisas inovadoras de um grupo japonês que introduziu um novo tipo de laser chamado lasers ou PCSELs emissores de superfície de cristal fotônico.
Os PCSels são um campo mais novo de lasers de semicondutores que usam uma camada de cristal fotônica para produzir um feixe de laser com características altamente desejáveis, como alto brilho e tamanhos estreitos e redondos. Esse tipo de laser é útil para aplicativos de defesa como Lidar, uma tecnologia de sensoriamento remoto usado no mapeamento do campo de batalha, navegação e rastreamento de destino. Com o financiamento do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea, o grupo de Choquette queria examinar essa nova tecnologia e fazer seus próprios avanços no campo em crescimento.
“Acreditamos que os PCSels serão extremamente importantes no futuro”, disse Erin Raftery, estudante de pós -graduação em engenharia elétrica e de computadores e o principal autor do jornal. “Eles ainda não atingiram a maturidade industrial e queríamos contribuir com isso”.
Os PCSels são normalmente fabricados usando orifícios de ar, que ficam incorporados dentro do dispositivo após o materials semicondutor regredir ao redor do perímetro. No entanto, os átomos do semicondutor tendem a se reorganizar e preencher esses orifícios, comprometendo a integridade e a uniformidade da estrutura cristalina fotônica. Para combater esse problema, os engenheiros de Illinois Grainger trocaram os orifícios do ar por um materials dielétrico sólido para impedir que o cristal fotônico se deforma durante o crescimento. Ao incorporar o dióxido de silício dentro do rebroto semicondutor como parte da camada de cristal fotônica, os pesquisadores foram capazes de mostrar a primeira prova de design conceitual de um PCSEL com características dielétricas enterradas.
“Na primeira vez em que tentamos regredir o dielétrico, não sabíamos se period possível”, disse Raftery. “Idealmente, para o crescimento de semicondutores, você deseja manter essa estrutura cristalina muito pura a partir da camada base, o que é difícil de alcançar com um materials amorfo como o dióxido de silício. Mas fomos capazes de crescer lateralmente ao redor do materials dielétrico e coalescendo por cima”.
Os membros do campo antecipam que, nos próximos 20 anos, esses lasers novos e aprimorados serão usados em veículos autônomos, corte a laser, soldagem e comunicação de espaço livre. Enquanto isso, os engenheiros de Illinois melhorarão seu design atual, recriando o mesmo dispositivo com contatos elétricos, permitindo que o laser seja conectado a uma fonte atual de energia.
“A experiência combinada de Erin e membros do Grupo Minjoo Larry Lee, bem como as instalações e conhecimentos no Laboratório de Pesquisa da Força Aérea na Base da Força Aérea de Wright-Patterson, foram necessários para realizar esse resultado”, disse Choquette. “Estamos ansiosos para a operação de diodo PCSEL.”
Kent Choquette é um professor de engenharia de engenharia de Illinois Grainger de engenharia elétrica e de computadores e é afiliada ao Holonyak Micro & Nanotechnology Laboratory. Choquette detém o professor de engenharia de Abel Bliss.
Minjoo Larry Lee é professor de Engenharia de Engenharia de Illinois Grainger e é o diretor do Holonyak Micro & Nanotechnology Laboratory. Lee é um estudioso do corpo docente de -alumni da Intel.
