Разработка миниатюрных лазеров видимого диапазона принесла пользу многим научным и промышленным областям, включая лазерные дисплеи и проекторы, спектроскопию, медицину и квантовые технологии. Хотя в синем и красном диапазонах длин волн был достигнут большой прогресс, небольших и высокоэффективных источников зеленого лазера все еще не хватает. Это проблема известна как проблема «зеленого зазора».
Конечно, можно возразить, что зеленые лазерные указки существуют уже 25 лет. Однако проблема остается актуальной, так как указки излучают свет только в небольшом диапазоне длин волн и не покрывают весь зеленый зазор. Также зеленые лазеры требуют большой входной мощности и не обладают соответствующей спектральной чистотой, что затрудняет их применение в приложениях.
В течение нескольких лет команда исследователей из Университета штата Мэриленд делала попытки разработать миниатюрные зеленые лазеры на микрорезонаторах. И им это удалось. Усовершенствовав кольцевой микрорезонатор, ученые получили более 150 длин волн, равномерно распределенных по всему зеленому зазору от 532 нм до 633 нм.
Для модификации микрорезонатора им потребовалось немного увеличить толщину микрорезонатора. Это привело к тому, что ученые смогли приблизиться к получению длин волн из зеленого зазора. Затем исследователи решили окружить микрорезонатор воздухом, для этого вытравили под ним с помощью гидроксида калия часть подложки из диоксида кремния. Добавление воздушного пространства сделало лазер менее зависимым от толщины и радиуса микрокольца и длины волны инфракрасного лазера накачки. Благодаря низкой чувствительности к этим параметрам ученые смогли получить длины волн в зеленом, желтом, оранжевом и красном диапазонах.
На сегодняшний день исследования ученых продолжаются. В настоящее время они работают над тем, чтобы повысить эффективность лазеров и оптимизировать связь между волноводом и лазером.