今年8月

今年8月，来自普渡大学、康奈尔大学和诺福克州立大学的研究人员报道了世界上最小的激光器——整个激光器由一个大小只有44nm的纳米粒子组成。严格来说，这是一个表面等离子体激光器（spaser）。现在，加州大学伯克利分校的研究人员又在《自然》杂志上发表文章，声称他们创造出了目前为止世界上最小的半导体激光器。他们的新装置能在仅有5nm的空间内发光。

在一个典型的激光器中，其腔长必须至少是其发射波长的一半——对可见光而言，大约为200nm。创建一种能够打破衍射极限的器件，将有望为用光代替电子处理信息的光计算机、生物传感器和纳米级光子电路光等新兴应用铺平道路。

制造小型激光器的一种方法是利用表面等离子体——光在金属表面与电子耦合，光和电子所产生的激射称为“表面等离子体偏振子”（SPP）。但是至今为止，在光学频段，金属中的阻力损耗吸收了SPP，导致这种设备很难实现。

但是，用一个5nm厚的氟化镁绝缘层，将一个硫化镉半导体纳线与一个金属银表面分离开来，伯克利分校的研究人员克服了这个问题。因为是非金属的，所以绝缘层允许SPP存在更长的时间。所谓的“混合等离子体波导”，能将光聚集到一个比衍射极限点小100倍的面积上。

据研究小组的领导者张翔教授表示，等离子体激光器对光电子集成产生潜在的重要影响，这些器件将向目前最小的商用晶体管尺寸提出挑战，有望将光子学与电子学紧密结合。

此次开发的激光器元件的模型图（左）和电子显微镜照片（右）。照片由加州大学伯克利分校张翔研究室提供。

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