Ученые разработали эффективные лазеры размером с пылинку
Исследователи НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге нашли способ создать эффективные микролазеры диаметром всего 5–8 микрометров. Они работают при комнатной температуре, не требуют охлаждения и могут встраиваться в микросхемы. Ученые использовали эффект шепчущей галереи для удержания света и буферные слои для снижения утечек энергии и напряжений. Подход перспективен для интеграции лазеров в чипы, сенсоры и квантовые технологии. Исследование опубликовано в «Письмах в Журнал технической физики».
Устройства вокруг нас становятся все компактнее и при этом не теряют функциональности. Смартфоны решают задачи, для которых раньше требовался компьютер, а небольшие камеры снимают почти как профессиональные. Миниатюризация коснулась и лазеров — источников направленного светового излучения, которые встраивают в оптические чипы, сенсоры, медицинские приборы и системы связи.
Но уменьшить лазер, сохранив его оптические свойства, эффективность и надежность, непросто. Разработка лазера размером 5–8 микрометров (примерно как диаметр эритроцита) требует сложных расчетов, а его производство — высокой точности. Главная трудность — в устройстве самого лазера. В отличие от обычных источников света, лазеры усиливают излучение внутри резонатора — структуры, где свет многократно отражается и усиливается. И чем компактнее лазер, тем сложнее удержать внутри него свет так, чтобы он многократно отражался, усиливался и не терял энергию — именно это важно для его стабильной работы.
Другая сложность — дефекты в материале. В лазерах используются кристаллы, способные усиливать свет. Но при их выращивании часто возникают микроскопические дефекты, которые снижают эффективность генерации света. Чтобы свести такие нарушения к минимуму, ученые тщательно подбирают условия синтеза и заранее моделируют свойства кристаллов в разных режимах. При этом решение одной проблемы нередко вызывает появление других, и разработка лазеров превращается в постоянный поиск баланса.
Ученые НИУ ВШЭ создали микролазеры диаметром всего 5–8 микрометров, работающие при комнатной температуре. Они использовали кристаллическую структуру из соединений индия, галлия, азота и алюминия, выращенную на кремниевой подложке. Для удержания света в крошечном пространстве ученые применили эффект шепчущей галереи.
Эдуард Моисеев
«Это явление известно в акустике: в некоторых храмах и соборах можно прошептать слова у одной стены, и звук будет отчетливо слышен у противоположной стены, несмотря на то что в обычных условиях звук не распространился бы на такое расстояние. Аналогичный эффект позволяет свету многократно отражаться внутри дискового микролазера, благодаря чему потери минимизируются», — объясняет старший научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге Эдуард Моисеев.
Однако даже при таких условиях световые волны могут частично уходить в подложку и теряться. Чтобы этого избежать, исследователи добавили ступенчатый буферный слой. Он компенсирует механические напряжения между кремнием и нитридными слоями, а также снижает утечку излучения, позволяя лазеру стабильно работать даже при небольших размерах.

Наталья Крыжановская
«Наши микролазеры стабильно работают при комнатной температуре, без систем охлаждения, что делает их удобными для реального использования. В будущем такие устройства позволят создавать более компактные и энергоэффективные оптоэлектронные приборы», — объясняет заведующая Международной лабораторией квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге Наталья Крыжановская.
Статья подготовлена в ходе проведения исследования в рамках проекта «Международное академическое сотрудничество» НИУ ВШЭ.
Вам также может быть интересно:
Географы НИУ ВШЭ, используя GPT, создали базу данных об опасных природных явлениях
Географы Вышки создали новую технологию в ходе исследования «Лучшие практики адаптации к природно-климатическим рискам в России», реализованного в рамках стратегического проекта «ИИ-технологии для человека» в 2024 году. В 2025 году разработка географов Вышки стала финалистом международного конкурса “AI for Good: Innovate for impact”, в июле она будет представлена на международном cаммите ООН.
НИУ ВШЭ и АО «Нанотроника» запускают стратегическое партнерство в области электронного машиностроения
На состоявшейся в начале июня отраслевой конференции «Электронное машиностроение — 2025» МИЭМ НИУ ВШЭ и АО «Нанотроника» (входит в Группу компаний «Элемент») заключили соглашение о стратегическом партнерстве. Конференция прошла в кампусе СберУниверситета и объединила более 600 участников из 200 организаций, включая ведущие предприятия, научные центры и вузы. Мероприятие проходило при поддержке Министерства промышленности и торговли Российской Федерации и Министерства промышленности Республики Беларусь.
«Ученый совет про людей»: конкурс ППС, оплата труда, награды и поощрения
25 июня состоялось заключительное в этом учебном году заседание Ученого совета НИУ ВШЭ. И если на предыдущих заседаниях рассматривались вопросы технологического развития, международного сотрудничества и финансовой устойчивости университета, то теперь акцент был сделан на социальной тематике.
«Развитие креативных индустрий стало приоритетом, как для России, так и для Республики Узбекистан»
Научно-исследовательский институт развития туризма при Комитете по туризму Республики Узбекистан и НИУ ВШЭ подписали соглашение о сотрудничестве с целью установления и развития академического, культурного и других видов взаимоотношений в области образования и туризма. Инициатором подписания соглашения выступил Институт развития креативных индустрий факультета креативных индустрий НИУ ВШЭ.
Нейролингвисты ВШЭ выяснили, какие приложения лучше помогают восстановить речь
Ученые Центра языка и мозга НИУ ВШЭ выявили факторы, которые делают цифровые приложения для реабилитации больных с афазией более эффективными. Обратная связь, разнообразие игровых задач, длительный период реабилитации и постоянный контакт с лечащим врачом оказались наиболее важными для восстановления речевой функции. Статья опубликована в журнале NeuroRehabilitation.
МИЭМ запускает движок: стартовало открытое тестирование второй версии Claw Engine
Команда мастерской «Игровая инженерия и интерактивные системы» МИЭМ запустила тестирование среди разработчиков второй версии игрового движка Claw Engine. «Вышка.Главное» рассказывает о продукте, в создании которого принимают участие проектные студенческие команды МИЭМ.
На пути к антихрупкости: устойчивые финансы — основа для развития компании
В Высшей школе экономики состоялась презентация вышедшей в издательстве университета книги «Российские корпорации на пути к антихрупкости. Финансовая архитектура компаний». Авторы исследования представили ключевые результаты и обсудили тенденции развития корпоративного сектора в России и мире.
«Цифровые платформы стали ключевой формой обеспечения экономического и культурного суверенитета»
Научный руководитель НИУ ВШЭ Ярослав Кузьминов выступил на сессии ПМЭФ-2025 «В поисках новых источников роста: возможна ли иная модель глобальной финансовой и торговой архитектуры». Дискуссия была построена вокруг процессов в мировой экономике, связанных с укреплением многополярности и возрастанием роли новых центров мирового роста — государств Глобального Юга и Востока, участники обсуждали потенциал и возможности новой модели международного взаимодействия.
Трендвотчинг: кардинальные инновации в креативных индустриях и творчестве
Быстрое развитие технологий, адаптация бизнес-процессов к новым экономическим реалиям и изменение запросов аудитории требуют от специалистов креативных индустрий быть в курсе актуальных трендов и проявлять гибкость при реализации проектов. В апреле — мае 2025 года Институт развития креативных индустрий (ИРКИ) факультета креативных индустрий НИУ ВШЭ провел исследование трендов в сфере творческих отраслей.
НИУ ВШЭ, Минобрнауки и «Иннопрактика» объединили усилия для формирования системы социально-психологического благополучия российских студентов
20 июня в Санкт-Петербурге состоялось подписание соглашения о сотрудничестве между компанией «Иннопрактика», Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и НИУ «Высшая школа экономики».