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:
НИУ ВШЭ первым среди университетов начал фиксировать интеллектуальные права на научные результаты в блокчейне
Высшая школа экономики подключила свой Репозиторий научно-технической информации к доверенной блокчейн-сети РЦИС.РФ как самостоятельный узел. Теперь каждый исследовательский результат, размещенный в цифровом хранилище НИУ ВШЭ, может получить признаваемую госорганами запись в распределенном реестре, подтверждающую авторство и принадлежность исключительных прав.
ФКН ВШЭ и ЧГУ реализовали три отраслевых образовательных модуля по искусственному интеллекту
В 2025/26 учебном году факультет компьютерных наук (ФКН) ВШЭ совместно с Череповецким государственным университетом реализовал три отраслевых образовательных модуля по искусственному интеллекту. Инициатива была представлена в рамках проекта «Топ-ИИ» Минцифры России при участии АНО «Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации». Эксперты НИУ ВШЭ совместно с индустриальными партнерами разработали линейку отраслевых образовательных модулей в области искусственного интеллекта.
В НИУ ВШЭ появится суперкомпьютер для работы с ИИ
Высшая школа экономики готовит к запуску второй суперкомпьютер. Новый кластер будет ориентирован прежде всего на задачи ИИ и дополнит уже действующий суперкомпьютер cHARISMa. Его запуск планируется на конец 2026 года.
В НИУ ВШЭ создан Фонд науки и технологий
Фонд науки и технологий НИУ ВШЭ (ФНТ) будет финансировать перспективные научные инициативы, имеющие прикладную направленность и содействующие достижению технологического лидерства России. На поддержку могут рассчитывать проектные команды из всех кампусов университета. Заявку в ФНТ можно подать в любой момент. Рассматривать заявки будет созданный Совет по науке и технологиям НИУ ВШЭ.
Нейросеть НИУ ВШЭ iFORA.LLM включена в Реестр российского программного обеспечения
Адаптированная большая языковая модель для сферы науки, технологий и инноваций (далее — iFORA.LLM, модель), разработанная экспертами Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, включена в Реестр российского ПО. Модель создана для эффективного анализа массивов научно-технической информации — от поиска релевантных публикаций до оценки технологических трендов и формирования аналитических отчетов.
Новый метод НИУ ВШЭ и Т-Технологий повышает качество работы ИИ
Ученые из лаборатории научных исследований «Т-Технологий» и Института искусственного интеллекта и цифровых наук факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ разработали новый метод семплирования для моделей маскированной диффузии — G-Star+. Он помогает быстрее и качественнее исправлять ошибки во время генерации текста и кода за небольшое число шагов. Метод показал эффективность в задачах генерации текста и кода и может применяться там, где генеративным моделям нужно быстро и качественно создавать текст или код при ограниченных вычислительных ресурсах.
Студенты МИЭМ ВШЭ разработают два спутника собственной конструкции для орбитальных экспериментов
Аппараты, созданные студенческими командами, проведут в условиях космоса исследования свойств перспективных солнечных элементов, бортовых систем накопления энергии и серийной электроники для студенческих спутников.
В Вышке открыли проектно-учебную лабораторию совместно с Группой «Т-Технологии»
Группа «Т-Технологии» (головная структура Т-Банка) открыла проектно-учебную лабораторию на базе факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ (ФКН НИУ ВШЭ). Проектно-учебная лаборатория Группы «Т-Технологии» в НИУ ВШЭ сосредоточится на проектах и задачах в области искусственного интеллекта, распределенных вычислений, анализа больших данных и информационной безопасности в финансовом секторе. Лабораторию возглавит Алексей Теплов, кандидат физико-математических наук.
Бизнес-инкубатор НИУ ВШЭ и «Т-Бизнес» договорились развивать студенческое предпринимательство
Бизнес-инкубатор НИУ ВШЭ и «Т-Бизнес» подписали соглашение о сотрудничестве. Взаимодействие будет направлено на развитие студенческого предпринимательства и поддержку студентов, которые уже запустили собственные проекты или только планируют сделать это.
«Чтобы успевать за технологией, следует ускорить сам форсайт»
В Пекине прошла конференция Innovation and Technology Management Conference (InnoTech 2026), организованная издательством Elsevier совместно с Университетом Цинхуа. Основное внимание было уделено вопросам управления технологическим развитием в эпоху искусственного интеллекта. Сотрудники Форсайт-центра ИСИЭЗ НИУ ВШЭ Олеся Майбах и Данил Яцкин поделились результатами масштабного форсайт-исследования «ИТ в России: сценарии развития», реализованного при поддержке «Яндекса».