在什么条件下纳米激光器有资格成为真正的激光器？
- 纳米激光器产生的相干光很难测量。
- 研究人员发现了一种执行此类具有挑战性的测量的方法。
- 他们开发了一个简单的公式来确定纳米激光器在什么条件下才算是真正的激光器。
最近几年，纳米激光器已成为一种新型光源，其尺寸约为十亿分之一米。其独特的特性使其有别于宏观激光。
纳米激光器的设计与传统的基于异质结构的半导体激光器的设计非常相似。然而，它们的腔体非常小：在光波长（红外和可见光）的大小上。
未来几年，纳米激光器将用于集成光学电路，以提高 GPU 和 CPU 的性能，并通过光纤将互联网连接速度提高多个数量级。它还可以与用于控制生物体中神经元活动的技术相结合。
在纳米激光器中实现一致性
纳米激光器有一个主要问题：我们不知道它的输出辐射在哪一点（电流）变得相干。对于实际应用，区分纳米激光器的两个阶段至关重要：低电流下非相干输出的类 LED 阶段和高电流下相干输出的真实激光作用。
要成为真正的激光器，辐射源必须满足一些要求。最重要的是它必须发射相干辐射。相干性是在称为激光阈值的点之上实现的。在此点以下，光源会发出与传统 LED 输出无异的自发辐射。
该激光阈值可以通过分析泵浦电流和输出功率之间的关系来确定（图 1A）。然而，一些设备没有表现出特殊功能（图 1b 中的红线），这使得在泵电流与输出功率曲线中确定阈值变得非常困难。这种类型的纳米激光器被称为“无门槛”。
直接测量相干性的新公式
纳米激光器产生的相干光很难测量，因为它需要精密的仪器来捕捉十亿分之一毫秒的强度波动。
莫斯科物理与技术研究所的科学家们发现了一种进行如此困难测量的方法。它涉及使用主要激光参数量化纳米激光辐射的相干性。
参考：Optics Express | doi:10.1364/OE.26.033473 | MIPT
该方法可用于确定几乎所有纳米激光器的阈值电流，包括“无阈值”纳米激光器，其具有隔离激光和 LED 相位的不同阈值。纳米激光器发射的辐射在该阈值电流以上是相干的，在该阈值电流以下是非相干的。
以前，由于纳米激光器的自热特性，几乎不可能获得相干辐射。因此，区分真实的激光阈值和虚幻的阈值是非常关键的。
为此，研究人员开发了一个简单的公式，可以普遍应用于所有纳米激光器。利用这个公式以及输入输出参数（图 2），物理学家可以快速测量他们构建的任何结构的阈值。
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这项新研究可以很容易地（提前）预测纳米激光器在何种泵浦电流下会产生相干辐射，而不管其设计如何。这将有助于物理学家设计和制造具有预定特性和保证相干性的纳米激光器。
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