激光网3月14日消息，丹麦的研究人员最近在集成光子学和量子技术领域取得了重大进展，实验性地创建了磷化铟纳米腔。该纳米腔拥有0.26^3的极小模体积，比以前的III-V族半导体纳米腔的记录高出十倍以上，衍射极限的能力翻了四番。这项创新的关键方面是半导体内光的强烈空间限制，通过珀塞尔效应显着提高了辐射发射率。这一进步为纳米级激光器和LED的发展铺平了道路，有可能实现单发射器应用所需的超小有源区域。
设计和创建两个InP纳米腔，分别命名为TO-EDC g20和TO-EDC g15，其中心介电桥宽度分别为20 nm和15 nm，说明了这一成就。该设计利用拓扑优化来应对制造限制，展示了一种类似领结的结构，便于在狭窄的介电桥上限制光线。使用电子束光刻和优化的干法蚀刻工艺制作了复杂的纳米级特征，并通过实验评估了光学特性。交叉偏振共聚焦显微镜和近场扫描光学显微镜等技术验证了高Q因子和极端光约束，与仿真结果密切相关。
纳米腔的紧凑和高效光源在片上光学互连、传感和增强单光子发射器方面具有巨大的潜力。这对于量子信息处理、量子密钥分发和量子计量学中的按需单光子源至关重要，有助于探索基本量子电动力学现象及其在量子门、开关和存储器中的应用。此外，Purcell增强的宽带特性和高场强可以彻底改变非线性光学过程和光谱传感，为高效的频率转换、全光开关和纳米级分析物的增强信号检测提供新的途径。
在显示技术中，这些纳米腔可以通过降低功耗和提高调制速度来彻底改变MicroLED像素，这对于高分辨率VR和AR应用至关重要。通过集成不同的发射器实现窄带颜色转换，显示器可以实现前所未有的色域、饱和度和效率。与CMOS电子器件和其他光子元件集成的潜力有望实现紧凑、高分辨率的微型显示器和具有增强性能和功能的先进显示系统。
尽管应用前景广阔，但从实验实现到实际设备的旅程涉及解决可扩展性、均匀性、电气注入和封装挑战。然而，这些InP纳米腔中表现出的极端光限制标志着朝着下一代显示技术以及集成光子学和量子技术的更广泛应用迈出了重要一步。
