Itu
laserdigunakan untuk menerangi jaringan komunikasi optik dunia biasanya terbuat dari serat yang didoping erbium atau semikonduktor III-V, karena ini
laserdapat memancarkan panjang gelombang inframerah yang dapat ditransmisikan melalui serat optik. Namun, pada saat yang sama, bahan ini tidak mudah dipadukan dengan elektronik silikon tradisional.
Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan di Spanyol mengatakan bahwa di masa depan mereka diharapkan dapat memproduksi laser inframerah yang dapat dilapisi sepanjang serat optik atau disimpan langsung pada silikon sebagai bagian dari proses pembuatan CMOS. Mereka telah menunjukkan bahwa titik-titik kuantum koloid yang terintegrasi dalam rongga optik yang dirancang khusus dapat menghasilkan
lasercahaya melalui jendela komunikasi optik pada suhu kamar.
Titik kuantum adalah semikonduktor berskala nano yang mengandung elektron. Tingkat energi elektron mirip dengan atom nyata. Mereka biasanya diproduksi dengan memanaskan koloid yang mengandung prekursor kimia kristal titik kuantum, dan memiliki sifat fotolistrik yang dapat disesuaikan dengan mengubah ukuran dan bentuknya. Sejauh ini, mereka telah banyak digunakan di berbagai perangkat, termasuk sel fotovoltaik, dioda pemancar cahaya, dan detektor foton.
Pada tahun 2006, tim dari Universitas Toronto di Kanada mendemonstrasikan penggunaan titik kuantum koloidal timbal sulfida untuk laser inframerah, tetapi hal ini harus dilakukan pada suhu rendah untuk menghindari eksitasi termal dari rekombinasi elektron dan lubang Auger. Tahun lalu, para peneliti di Nanjing, Tiongkok melaporkan laser inframerah yang dihasilkan oleh titik-titik yang terbuat dari selenida perak, namun resonatornya cukup tidak praktis dan sulit untuk disesuaikan.
Dalam penelitian terbaru, Gerasimos Konstantatos dari Institut Teknologi Barcelona di Spanyol dan rekan-rekannya mengandalkan apa yang disebut rongga umpan balik terdistribusi untuk menghasilkan laser inframerah pada suhu kamar. Metode ini menggunakan kisi untuk membatasi pita panjang gelombang yang sangat sempit, sehingga menghasilkan mode laser tunggal.
Untuk membuat kisi-kisi tersebut, para peneliti menggunakan litografi berkas elektron untuk mengetsa pola pada substrat safir. Mereka memilih safir karena konduktivitas termalnya yang tinggi, yang dapat menghilangkan sebagian besar panas yang dihasilkan oleh pompa optik-panas ini akan menyebabkan laser bergabung kembali dan membuat keluaran laser tidak stabil.
Kemudian, Konstantatos dan rekan-rekannya menempatkan koloid titik kuantum timbal sulfida pada sembilan kisi dengan nada berbeda, mulai dari 850 nanometer hingga 920 nanometer. Mereka juga menggunakan tiga ukuran titik kuantum berbeda dengan diameter 5,4 nm, 5,7 nm, dan 6,0 nm.
Dalam uji suhu ruangan, tim menunjukkan bahwa ia dapat menghasilkan laser dalam komunikasi c-band, l-band, dan u-band, dari 1553 nm hingga 1649 nm, mencapai lebar penuh, setengah dari nilai maksimum, serendah 0,9 sayaV. Mereka juga menemukan bahwa karena timbal sulfida yang didoping n, mereka dapat mengurangi intensitas pemompaan sekitar 40%. Konstantatos percaya bahwa pengurangan ini akan membuka jalan bagi laser pompa yang lebih praktis dan berdaya rendah, dan bahkan mungkin membuka jalan bagi pemompaan listrik.
Mengenai penerapan potensial, Konstantatos mengatakan bahwa solusi quantum dot dapat menghadirkan sumber laser terintegrasi CMOS baru untuk mencapai komunikasi yang murah, efisien, dan cepat di dalam atau antar sirkuit terintegrasi. Dia menambahkan, mengingat laser inframerah dianggap tidak berbahaya bagi penglihatan manusia, hal ini juga dapat meningkatkan lidar.
Namun, sebelum laser dapat digunakan, peneliti harus terlebih dahulu mengoptimalkan bahan mereka untuk mendemonstrasikan penggunaan laser dengan sumber gelombang kontinu atau pompa pulsa panjang. Alasannya adalah untuk menghindari penggunaan laser sub-pikodetik yang mahal dan besar. Konstantatos berkata: "Pulsa nanodetik atau gelombang kontinu akan memungkinkan kita menggunakan laser dioda, menjadikannya pengaturan yang lebih praktis."
