Inom området nano-fotonik, forskare lyckades för första gången integrera en laser med ett organiskt förstärkningsmedium på ett foton av kiselchip. Detta tillvägagångssätt har en enorm potential för billiga biosensorer som kan användas för nära patientdiagnos en gång och utan några steriliseringsutgifter som liknar dagens remsor för mätning av blodsocker. Forskarna presenterar nu den nya lasern i Naturkommunikation .

Detta är första gången organiska lasrar integrerades på ett enda kiselfotonchip, Christian Koos, forskare vid KIT:s Institute of Photonics and Quantum Electronics (IPQ) och Institute of Microstructure Technology (IMT), rapporter. "Den största fördelen med lasrarna består i att produktion av stora serier är förknippade med låga kostnader. På lång sikt, tillverkning till ett pris av några cent per laser kan vara genomförbart. "

En av de stora utmaningarna i samband med tillverkning av optiska mikrochips består i att integrera ett antal olika komponenter på ett underlag till låg kostnad. Sedan några år tillbaka, det har varit möjligt att tillverka optiska komponenter från kisel. Denna så kallade kiselfotonik använder högt utvecklade nanotekniska tillverkningsprocesser för mikroelektronik och möjliggör billig produktion av ett stort antal högpresterande fotoniska komponenter. Sådana komponenter i fraktioner av en mikrometer i storlek kan bidra till att göra informationsteknologi mer energieffektiv och är mycket lämpade för kompakta biosensorer.

Problemet med att integrera ljuskällor på chipet, dock, förblev fortfarande olöst, eftersom kiselhalvledaren knappast är lämplig som ljusemitter på grund av dess elektroniska struktur. Under elektronöverföring mellan energiskt olika tillstånd, energin frigörs företrädesvis i form av värme snarare än ljus.

Forskare på KIT har nu utvecklat en ny klass lasrar inom det infraröda sortimentet. För det här syftet, de kombinerar kiselnano -vågledare med en polymer dopad med ett organiskt färgämne. Energin för att driva denna "organiska" laser levereras ovanifrån, vertikalt mot spånytan, av en pulserande ljuskälla. Det laserljus som produceras kopplas direkt in i en kisel -nano -vågledare. Forskarna lyckades generera pulserad laserstrålning med en våglängd på 1310 nm och en toppeffekt på mer än 1 Watt på ett chip. De nya infraröda lasrarna presenteras i Naturkommunikation tidning. Genom användning av olika färgämnen och laserresonatorer, laserstrålningens våglängd kan varieras inom ett brett område.

Komponenterna kan bland annat användas för biosensorer med en mängd olika integrerade laserljuskällor och våglängder anpassade till den speciella applikationen. Sådana sensorer kan användas för att mäta medicinskt relevanta ämnen. För att förhindra kontaminering, det är fördelaktigt att producera dessa marker till lägsta kostnad och bara använda dem en gång. På det här sättet, sensorerna kan appliceras direkt på patienten eller i medicinsk praxis (punkt-av-vård-diagnos).