Ученые создали новый тип кремниевого лазера, в котором в качестве усилителя луча света используются звуковые волны. Устройство поможет создавать новые приборы оптической электроники. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Если использовать вместо электронов фотоны, можно создать устройства, превосходящие современную электронику по мощности и скорости, но при этом гораздо более миниатюрные. Особенное внимание исследователи уделяют изучению кремниевой фотоники, то есть созданию устройств на основе кремния. Группа ученых из Йельского университета создали кремниевый лазер, в котором они решили усиливать луч света с помощью акустических волн.

Кремниевые лазеры необходимы для создания новых оптических устройств. Однако хотя физические свойства кремния и полезны для фотоники, но сильно усложняют процесс создания лазера на основе этого элемента. Получить лазерное излучение из кристалла кремния с помощью электрического тока можно только с применением дополнительных сложных процедур. В новом исследовании найден новый подход: луч лазера можно получать не с помощью тока, а с помощью звука.

Ученые разработали специальную конструкцию, волновод шириной порядка нанометра. Он сделан таким образом, что проводит одновременно и звуковые, и световые волны, причем они взаимодействуют друг с другом. Проходя по такому волноводу вместе со звуковыми волнами, пучок света многократно усиливается. В итоге волновод позволяет получить из кремния достаточно мощное излучение, что раньше считалось невозможным. Чтобы удержать «усиленный» свет, ученые создали еще одну конструкцию, похожую на ипподром для светового луча — излучение в нем двигается по кругу и таким образом теряет меньше энергии.