नवीन लेजर डिज़ाइन पारंपरिक पैटर्न को चुनौती देता है

इलिनॉय विश्वविद्यालय अर्बाना-शैम्पेन (यूआईयूसी) के शोधकर्ताओं ने एक नवीन अर्धचालक लेजर विकसित किया है जो दोहराने वाले पैटर्न की पारंपरिक आवश्यकता को तोड़ता है, यह प्रदर्शित करते हुए कि एक क्वासी-पिरियडिक संरचना प्रभावी रूप से एक साफ बीम उत्पन्न कर सकती है। यह क्रांतिकारी उपकरण 1.5 माइक्रोमीटर की तरंगदैर्ध्य पर काम करता है और कमरे के तापमान पर सिंगल-मोड लेज़िंग प्राप्त करता है, जो लेजर प्रौद्योगिकी में गैर-दोहराने वाले पैटर्न की संभावनाओं को दर्शाता है।

ऐतिहासिक रूप से, फोटोनिक-क्रिस्टल सतह-उत्सर्जक लेजर (पीसीएसईएल) ने एक अर्धचालक के भीतर प्रकाश को नियंत्रित करने के लिए सटीक रूप से इंजीनियर किए गए आवधिक पैटर्न पर निर्भर किया है। ये संरचनाएँ एक अच्छी तरह से परिभाषित बीम और सिंगल-मोड उत्सर्जन की अनुमति देती हैं, जो उन अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक हैं जो सटीक प्रकाश वितरण की आवश्यकता करते हैं। हालाँकि, पारंपरिक पीसीएसईएल के कठोर ज्यामितीय आवश्यकताओं ने निर्माण में चुनौतियाँ पेश की हैं, विशेष रूप से जब छोटे संरचनाएँ अर्धचालक पुनः वृद्धि प्रक्रिया के दौरान विकृत हो सकती हैं।

यूआईयूसी टीम ने इन चुनौतियों का समाधान एक बुर्ज-डाईइलेक्ट्रिक प्लेटफ़ॉर्म बनाकर किया, जिसमें पहले एक सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत को पैटर्न किया गया और फिर इसे अर्धचालक सामग्री से ढक दिया गया। इस विधि ने निर्माण के दौरान डाईइलेक्ट्रिक विशेषताओं के आकार को बनाए रखने की अनुमति दी, जिससे गैर-दोहराने वाले फोटोनिक-क्रिस्टल पैटर्न की खोज की जा सकी। शोधकर्ताओं ने कम-इंडेक्स सिलिकॉन डाइऑक्साइड विशेषताओं का उपयोग किया जो उच्च-इंडेक्स अर्धचालक सामग्री से घिरी हुई थीं, जिससे उन्होंने एक क्वासी-फोटोनिक-क्रिस्टल परत बनाई जो नियंत्रित तरीके से भिन्न होती है।

इस शोध के प्रभाव प्रयोगशाला सेटिंग्स से परे फैले हुए हैं, क्योंकि नए लेजर डिज़ाइन की लचीलापन संवेदन, संचार, एयरोस्पेस और रक्षा में अनुप्रयोगों में क्रांति ला सकती है। एक ही सब्सट्रेट पर विभिन्न फोटोनिक-क्रिस्टल पैटर्न को बनाने की क्षमता इंजीनियरों को विशिष्ट उद्देश्यों के लिए लेजर डिज़ाइन को अनुकूलित करने की अभूतपूर्व स्वतंत्रता प्रदान करती है, जो सिलिकॉन-फोटोनिक्स लिडार और कॉम्पैक्ट ऑप्टिकल सिस्टम जैसी प्रौद्योगिकियों में प्रगति की संभावना को जन्म देती है।

आगे देखते हुए, यूआईयूसी टीम अपने लेजर का एक इलेक्ट्रिकली इंजेक्टेड संस्करण विकसित करने का लक्ष्य रखती है, जो इसे वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए अधिक व्यावहारिक बनाएगा। जैसा कि अध्ययन के सह-लेखक और पीएचडी उम्मीदवार एरिन राफ्टरी ने कहा, यह नवाचार आवश्यक लेजर गुणों को प्राप्त करने के लिए अपवर्तक सूचकांक भिन्नताओं को इंजीनियर करने का एक नया तरीका प्रदान करता है। यह अध्ययन, जो जर्नल एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में प्रकाशित हुआ है, लेजर प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण कदम को चिह्नित करता है, जो अधिक बहुपरकारी और कुशल उपकरणों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है।