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关键字：激光技术 激光器 半导体材料 光子
激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。作为一种先进的技术，激光不仅在材料加工上展现了其独特优势，并且在科研、航空等前沿领域扮演着重要的角色。
1、激光冷却电子云
研究人员开发出一种新颖的激光冷却半导体膜技术，为以后冷却超敏传感器和量子计算机铺平了道路。
来自Neils玻尔研究所Quantop研究小组的研究人员在过去的几年间进行了激光冷却原子的实验来研究光力学，即机械运动与光辐射及光之间的关系。
科学家开发出新的制冷方法，该方法通过加热材料，这与量子力学和纳米物理学相悖。他们制作了160 nm厚和表面积为1×1毫米的半导体纳米薄膜。
“我们让纳米膜与激光相互作用，通过其机械运动影响击中薄膜的光，”玻尔研究所的副教授Koji Usami说。
研究小组发现利用镜片将薄膜发射回来的光再次反射回薄膜，这个过程反复进行，形成一个光学谐振腔。这种方法能够将薄膜冷却到负269摄氏度。
薄膜吸收的一部分光用来产生自由电子。当自由电子减少时，研究人员加热薄膜，形成热扩散。通过这种方式，在薄膜和镜子间不断波动。
2、世界最小半导体激光器诞生
德克萨斯大学奥斯汀分校的物理学家们说，他们与台湾和中国的同事们共同研究开发出了世界上最小的半导体激光器。
调查报告说，这项研究是光子技术从计算机到医学的应用上的一个突破！
“我们已经开发出一种在低于3D衍射极限下运行得很好的纳米激光器设备，” 一位来自德克萨斯大学的物理学教授Chih-Kang “Ken” Shih在一则声明中说，“我们相信我们的研究会对纳米科技产生很大的影响。”
Shih和他的同事们在本周的《科学》杂志上首次报道了低于3-D衍射极限的连续波。当发射的时候，纳米激光器会发出绿色的光，激光太细了以至于裸眼都无法看到。
研究人员说，对于快速、小型、低能量的量子科技来说，小型化的半导体激光器是关键。比如超高速计算机芯片，用来探测、处理和研究疾病的高度灵敏的生物传感器，还有下一代通信技术。这样的光子设备能利用纳米激光器来产生光学信号和传输信息，并且有可能会取代电子电路。但是，研究人员表示，目前光子设备的尺寸和性能暂时不对外公开的。
研究人员称，这种新器件是由参杂了氮化铟镓的氮化镓异质纳米棒构成的。这两种合金是普遍用于LED的半导体。纳米棒被安置在一层原子级薄的硅绝缘层银膜顶层，研究人员说。
3、美制造出最小的无阈值室温纳米激光器
美国科学家们制造出迄今最小的室温纳米激光器以及一台效率很高的无阈值激光器，其能让所有光子都以激光形式进行发射，不浪费任何光子。相关研究发表在2月9日出版的《自然》杂志上。
该研究的合作者之一、加州大学圣地亚哥分校电子和计算机工程系的教授耶沙亚胡.费曼解释道，所有激光器都需要源于外部特定数量的抽运功率来发射相干光束或激光。产生激光还必须满足阈值条件，也就是相干输出要大于产生的自发辐射。
然而，激光器越小，达到发射激光的阈值所需的抽运功率越大。为了解决这一问题，科学家们为新激光器设计了一种新方法，使用共轴纳米腔内的量子电动力效应来减轻阈值限制。该激光腔包含有一个金属棒，其被一圈金属镀层所包裹，通过修改该激光腔的几何形状，科学家们制造出了这种无阈值激光器。
新设计也使他们制造出了迄今最小的室温激光器。新的室温纳米尺度的共轴激光器比两年前《自然.光子学》杂志介绍的最小激光器小一个数量级，整个设备的直径仅为半微米。
科学家们表示，这两台激光器需要的操作功率都非常低，这是一个重要的突破，这些小尺寸且超低功率的纳米激光器可成为未来微型计算机芯片上的光学电路的重要元件。费曼表示，这些高效的激光器可被用于增强未来光子通讯使用的计算芯片的能力，光子通讯领域需要使用激光器在芯片上遥远的点之间建立通讯链接。这种激光器需要的抽运功率更少，也意味着传送信息需要的光子数量也更少。
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