นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสร้างเลเซอร์อินฟราเรดที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งคาดว่าจะใช้เลเซอร์ปั๊มพลังงานต่ำ

ที่เลเซอร์ที่ใช้ในการส่องสว่างเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสงของโลกมักจะทำจากเส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียมหรือสารกึ่งตัวนำ III-V เพราะสิ่งเหล่านี้เลเซอร์สามารถปล่อยความยาวคลื่นอินฟราเรดที่สามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้ อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน วัสดุนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซิลิคอนแบบเดิม

ในการศึกษาใหม่ นักวิทยาศาสตร์ในสเปนกล่าวว่าในอนาคต พวกเขาคาดว่าจะผลิตเลเซอร์อินฟราเรดที่สามารถเคลือบตามเส้นใยนำแสงหรือวางลงบนซิลิคอนโดยตรงซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการผลิต CMOS พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างจุดควอนตัมคอลลอยด์ที่รวมอยู่ในช่องแสงที่ออกแบบมาเป็นพิเศษได้เลเซอร์แสงผ่านหน้าต่างสื่อสารด้วยแสงที่อุณหภูมิห้อง

จุดควอนตัมเป็นเซมิคอนดักเตอร์ขนาดนาโนที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอน ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนใกล้เคียงกับอะตอมจริง โดยปกติแล้วจะผลิตโดยการให้ความร้อนคอลลอยด์ที่มีสารตั้งต้นทางเคมีของผลึกจุดควอนตัม และมีคุณสมบัติโฟโตอิเล็กทริกที่สามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนขนาดและรูปร่าง จนถึงขณะนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ต่างๆ รวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์ ไดโอดเปล่งแสง และเครื่องตรวจจับโฟตอน

ในปี 2549 ทีมงานจากมหาวิทยาลัยโตรอนโตในแคนาดาสาธิตการใช้จุดควอนตัมคอลลอยด์ตะกั่วซัลไฟด์สำหรับเลเซอร์อินฟราเรด แต่จะต้องทำที่อุณหภูมิต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการรวมตัวกันใหม่ของอิเล็กตรอนและรูของสว่านที่น่าตื่นเต้นทางความร้อน เมื่อปีที่แล้ว นักวิจัยในเมืองหนานจิง ประเทศจีน รายงานเกี่ยวกับเลเซอร์อินฟราเรดที่ผลิตโดยจุดที่ทำจากซิลเวอร์เซเลไนด์ แต่ตัวสะท้อนกลับค่อนข้างใช้งานไม่ได้และปรับได้ยาก

ในการวิจัยล่าสุด Gerasimos Konstantatos จากสถาบันเทคโนโลยีบาร์เซโลนาในสเปนและเพื่อนร่วมงานของเขาอาศัยสิ่งที่เรียกว่าช่องป้อนกลับแบบกระจายเพื่อให้ได้เลเซอร์อินฟราเรดที่อุณหภูมิห้อง วิธีนี้ใช้ตะแกรงเพื่อจำกัดแถบความยาวคลื่นที่แคบมาก ส่งผลให้เกิดโหมดเลเซอร์เดี่ยว

ในการสร้างตะแกรง นักวิจัยได้ใช้การพิมพ์หินลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อกัดลวดลายบนพื้นผิวแซฟไฟร์ พวกเขาเลือกแซฟไฟร์เนื่องจากมีการนำความร้อนสูง ซึ่งสามารถดึงความร้อนส่วนใหญ่ที่เกิดจากปั๊มออปติคัลออกไปได้ ความร้อนนี้จะทำให้เลเซอร์รวมตัวกันอีกครั้งและทำให้เอาต์พุตเลเซอร์ไม่เสถียร

จากนั้น คอนสแตนทาทอสและเพื่อนร่วมงานของเขาได้วางควอนตัมดอทคอลลอยด์ตะกั่วซัลไฟด์บนตะแกรงเก้าอันที่มีระยะพิตช์ต่างกัน ตั้งแต่ 850 นาโนเมตรถึง 920 นาโนเมตร พวกเขายังใช้จุดควอนตัมสามขนาดที่แตกต่างกันซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5.4 นาโนเมตร 5.7 นาโนเมตร และ 6.0 นาโนเมตร

ในการทดสอบอุณหภูมิห้อง ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างเลเซอร์ในการสื่อสาร c-band, l-band และ u-band ได้ตั้งแต่ 1553 nm ถึง 1649 nm จนถึงความกว้างเต็ม โดยครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด ต่ำเพียง 0.9 ฉันV. พวกเขายังพบว่าเนื่องจากตะกั่วซัลไฟด์ที่เจือด้วย n จึงสามารถลดความเข้มของการปั๊มลงได้ประมาณ 40% Konstantatos เชื่อว่าการลดลงนี้จะปูทางไปสู่การใช้เลเซอร์ปั๊มพลังงานต่ำที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น และอาจปูทางสำหรับการปั๊มไฟฟ้าด้วยซ้ำ

สำหรับการใช้งานที่มีศักยภาพ Konstantatos กล่าวว่าโซลูชันควอนตัมดอทอาจนำแหล่งเลเซอร์แบบบูรณาการ CMOS ใหม่เพื่อให้เกิดการสื่อสารราคาถูก มีประสิทธิภาพ และรวดเร็วภายในหรือระหว่างวงจรรวม เขาเสริมว่าเมื่อพิจารณาว่าเลเซอร์อินฟราเรดถือว่าไม่เป็นอันตรายต่อการมองเห็นของมนุษย์ ก็อาจช่วยปรับปรุง LIDAR ได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะนำเลเซอร์ไปใช้ นักวิจัยจะต้องปรับวัสดุให้เหมาะสมก่อนเพื่อสาธิตการใช้เลเซอร์ที่มีแหล่งกำเนิดคลื่นต่อเนื่องหรือปั๊มพัลส์ยาว เหตุผลก็คือเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้เลเซอร์ซับพิโควินาทีที่มีราคาแพงและเทอะทะ Konstantatos กล่าวว่า "พัลส์นาโนวินาทีหรือคลื่นต่อเนื่องจะทำให้เราใช้เลเซอร์ไดโอดได้ ทำให้เป็นสถานที่ที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น"