Academos 3 2011 pentru PDF - Akademos - Academia de Ştiinţe a ...

Nanotehnologiiunde m este numărul faţetelor, D este diametrulpoligonului, iar R este coeficientul de reflecţie dela faţete. În acest caz, atât modurile WGM, cât şiq-WGM pot asigura un factor de calitate de 640, darpierderile de radiaţie în cazul modurilor q-WGMsunt mai mari decât în cazul modurilor WGM.Rezonatoare laser combinate au fost realizateîn structuri emisferice de tipul celor ilustrate înmijlocul Figurii 2. Spectrul de emisie de la aceastăstructură depinde de aria excitată din microstructură.Spectrul de emisie de la partea centrală a microstructurii,excitată cu un fascicul de diametrul60 μm la densităţi de excitare mai mari decât pragullaser, constă din câteva linii de emisie care nu seschimbă de la un impuls de excitare la altul, dupăcum se vede din Figura 6a. Aceste moduri de emisiesunt de tipul WGM, formate în prisma hexagonalăilustrată în imaginea de jos a Figurii 5c.La excitarea integrală a structurii emisferice cuun fascicul de lumină mai larg, în spectrul de emisieapar nişte linii noi marcate cu steluţe în Figura 6b înplus la liniile observate în Figura 6a. Din Figura 6bputem observa că liniile marcate cu steluţe diferă dela un impuls de excitare la altul, ceea ce este caracteristicpentru efectul laser aleatoriu. Efectul laseraleatoriu este realizat în această structură datorităîmprăştierii puternice a luminii în stratul de la bazastructurii emisferice.Rezonatoare de tipul laserului aleatoriu se formeazăşi în structuri produse prin metoda MOCVDcu morfologia ilustrată în rândul de jos al Figurii 2[9]. Emisia laser din aceste structuri a fost observatăsub forma multiplelor linii foarte înguste careapar în spectrul de emisie la excitare cu densităţimai mari decât pragul laser, iar numărul şi poziţiaspectrală a lor diferă de la un impuls de excitarela altul. Pragul de emisie laser în aceste structuri,determinat din schimbarea pantei din dependenţailustrată în Figura 6c, este de 1.5 W/cm 2 . Formareamodurilor de tipul Fabry–Perot sau WGM nu esteposibilă în aceste structuri din cauza formei neregulatea nanostructurilor, a pierderilor optice marişi a amplificării insuficiente în nanostructuri individuale.Pe de altă parte, efectul laser aleatoriu nunecesită cavităţi regulate, dar depinde în schimb deputerea de împrăştiere a luminii în material. Efectullaser aleatoriu este demonstrat şi de analiza dependenţeipragului de emisie laser în raport cu ariasuprafeţei excitate A p. În cazul rezonatoarelor detipul Fabry–Perot, WGM, sau a modurilor ghidate,pragul de emisie laser nu depinde de aria suprafeţeiexcitate, spre deosebire de rezonatoarele laser aleatoriu.O analiză cantitativă a efectului laser aleatoriuîn polimeri dopaţi cu molecule de coloranţi, dar şi înstraturi policristaline de ZnO, a arătat că performanţalaserului aleatoriu depinde în mod critic de ariasuprafeţei excitate, precum şi de dimensionalitateamediului laser aleatoriu [15,16]. S-a demonstratcă pragul de emisie laser este proporţional cu A p-0.5în cazul unui mediu laser aleatoriu bi-dimensional(2D) şi este proporţional cu A p-0.75în cazul unui mediutri-dimensional (3D).Analiza dependenţei pragului de emisie laserîn funcţie de aria suprafeţei excitate în structuriproduse prin metoda MOCVD cu morfologiailustrată în imaginea de mijloc din rândul de josal Figurii 2 demonstrează o dependenţă I th= (3.5± 0.4)A p-(0.53 ± 0.03), care este în bună concordanţăcu mediul laser aleatoriu 2D. Aceste structuri potfi, într-adevăr, considerate bi-dimensionale, deoarecelumina este împrăştiată în planul stratuluide ZnO, iar confinarea optică în direcţia perpendicularăstratului se produce prin reflexie internătotală datorită diferenţei indicilor de refracţie astratului de ZnO şi a suportului de cuarţ, pe de oparte, şi a mediului ambiant, pe de altă parte.5. ConcluziiAcest studiu confirmă posibilitatea de producerecu ajutorul tehnologiilor cost-efective a materialuluiZnO cu proprietăţi optice necesare pentruamplificarea radiaţiei optice în domeniul ultravioletal spectrului care, de rând cu varietatea de nanostructurişi microstructuri cu proprietăţi excelentede rezonatoare laser, poziţionează oxidul de zincca un material cu o perspectivă largă de aplicare înnanolasere şi microlasere pentru circuitele optoelectroniceşi fotonice integrate.Rezultatele expuse în această lucrare au fost obţinuteîn colaborare cu colegii de la Institutul de FizicăAplicată al Universităţii Karlsruhe (TH), Germania;Laboratorul de Fizică H H Wills al UniversităţiiBristol, Marea Britanie, Laboratorul de Cristalizaredin Soluţii la Temperaturi Înalte a Institutuluide Fizică a Corpului Solid, Chernogolovka, Rusia şialte centre de cercetare şi au fost publicate în peste20 de lucrări în reviste de circulaţie internaţionalăcu înalt factor de impact. Elaborările principale aufost prezentate la expoziţii şi saloane naţionale şiinternaţionale, iar prioritatea lor este protejată de 5brevete de invenţii.Lucrarea a fost efectuată cu suportul CentruluiŞtiinţifico-Tehnologic din Ucraina (STCU) (proiectul# 4034). Dr. Victor Zalamai apreciază suportulfinanciar al Fundaţiei Alexander von Humboldt şiDFG KC 354/23.3(22), septembrie 2011 - 101