Room temperature lasing from microdisk laser in aqueous medium

Fetisova, Marina; Kryzhanovskaya, N. V.; Reduto, Igor; Moiseev, E. I.; Blokhin, S. A.; Kotlyar, K. P.; Scherbak, Sergey; Lipovskii, A. A.; Kornev, A. A.; Bukatin, Anton; Maximov, M. V.; Zhukov, A. E.

doi:10.1088/1742-6596/1124/5/051007

Cited by 11 publications

(4 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…WGM microlasers operating under optical pumping have extraordinary sensitivity to perturbations in their proximity [184,185]. It was shown that III-V MDLs with QDs retain the ability to emit at room temperature in a CW mode when placed in an aqueous medium, which is a standard condition for biodetection [186,187]. An increase in the concentration of NaCl salt in an aqueous solution from 0% to 20% led to a shift in the lasing wavelength by 0.3 nm, which was explained by the influence of the refractive index of the medium on the optical mode of the microdisk, indicating the possibility of using MDLs as chemical or biological sensors [184,188].…”

Section: Applicationsmentioning

confidence: 99%

III–V microdisk/microring resonators and injection microlasers

Kryzhanovskaya¹,

Zhukov²,

Moiseev³

et al. 2021

J. Phys. D: Appl. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

Semiconductor whispering-gallery-mode (WGM) microresonators are promising candidates for creating compact, energy-efficient light sources (microlasers) for various applications owing to their small footprints, high Q factors, planar geometry, in-plane light emission, and high sensitivity to the environment. In this review we present the most recent advances in III–V microdisk/microring lasers. We briefly describe basic physics behind photonic WGM resonators and discuss different designs of III–V microdisk/microring lasers. We focus on the technological key points of the different approaches to realize efficient optical and carrier confinement in the laser cavity. Advantages and disadvantages of various types of the laser active region, i.e. quantum well (QW) and quantum dots, are discussed. We also report on successful fabrication of microlasers with gain medium of mixed dimensionality, so called QW-dots, which is promising for low-threshold, temperature insensitive and high output power operation. We summarized and systematically compare the characteristics of electrically driven microlasers. We address one major shortcoming for the circular WGM lasers, which is that the lasing emission is non-directional and non-homogeneous along the cavity rim. High quality factor of the resonator modes and circular symmetry lead to difficulties in obtaining the directional light output and in obtaining significant levels of the output optical power. We compared various techniques for realizing unidirectional emission or coupling to a waveguide. We also discuss high-speed direct modulation, which is another crucial characteristic for the microlasers. We also address energy consumption characteristics of the WGM microlasers under direct modulation and possibilities of energy-to-data ratio minimization. Finally, we summarize the prospects for the WGM lasers and their role in future applications in communications and sensing.

show abstract

Section: Applicationsmentioning

confidence: 99%

III–V microdisk/microring resonators and injection microlasers

Kryzhanovskaya¹,

Zhukov²,

Moiseev³

et al. 2021

J. Phys. D: Appl. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Кроме того, пороговый характер лазерной генерации способен увеличить чувствительность к слабым изменениям окружающей среды. В настоящее время уже реализованы микродисковые лазеры на основе кван-товых точек InAs/InGaAs/GaAs, способные работать в непрерывном режиме при оптической накачке в водной среде [6]. Кроме того, такие микролазеры могут быть успешно интегрированы с кремниевой подложкой [7], с детектором лазерного излучения [8], а также демонстрируют скорость передачи данных до 10 Gb/s при низком энергопотреблении [9].…”

unclassified

Исследование Чувствительности Микродискового Лазера К Изменению Показателя Преломления Окружающей Среды

Крыжановская¹,

Мельниченко²,

Букатин³

et al. 2021

Письма В Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Использование в качестве активной области микролазеров квантовых точек InAs/InGaAs, синтезированных на подложках GaAs [16], обеспечивает сильную локализацию электронов и дырок и подавление латеральной диффузии носителей заряда к боковым поверхностям, тем самым предотвращается их безызлучательная рекомбинация. В таких микролазерах диаметром 6 µm, погруженных в водную среду, была реализована лазерная генерация при оптической накачке и комнатной температуре [17], что открывает перспективы для создания компактных высокочувствительных устройств для биодетектирования.…”

unclassified

Использование микродисковых лазеров с квантовыми точками InAs/InGaAs для биодетектирования

Fetisova¹,

Kornev²,

Bukatin³

et al. 2019

Письма В Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Показана возможность использования для биодетектирования микродисковых лазеров диаметром ∼ 10 µm с активной областью на основе квантовых точек InAs/InGaAs, синтезированных на подложках GaAs. В качестве детектируемого объекта использовались химерные моноклональные антитела к белку CD20, ковалентно прикрепляемые к поверхности микродисковых лазеров, работающих при оптической накачке и комнатной температуре в водной среде. Показано, что присоединение вторичных антител приводит к увеличению пороговой мощности лазерной генерации, а также к увеличению полуширины резонансной лазерной линии. Ключевые слова: биосенсор, полупроводниковый лазер, микродисковый лазер, квантовые точки, фотолюминесценция. Моды шепчущей галереи (МШГ) в микрорезонаторах названы по аналогии с акустическими волнами, которые распространяются вдоль стены одноименной галереи собора Св. Павла в Лондоне. Использование оптических микрорезонаторов с МШГ позволяет реализовать сверхмалый модовый объем и чрезвычайно высокую добротность [1]. Резонаторы с МШГ перспективны для множества практических приложений, среди которых низкопороговые лазеры [2,3], интегральные фотонные устройства [4,5], оптические сенсоры [6-9]. Также резонаторы с МШГ нашли применение в приборах оптомеханики [10,11] и нелинейной оптики [12-14]. Основной механизм детектирования одиночной биомолекулы МШГ-биосенсором [2] основан на изменениях резонансной длины волны и/или полуширины резонансной линии, что вызвано возмущением, которое оказывает частица на моду микрорезонатора. В настоящее время для детектирования биомолекул в основном используются диэлектрические микросферы, являющиеся пассивными МШГ-резонаторами [15]. В непосредственной близости от микросферы располагается оптическое волокно, по которому распространяется излучение перестраиваемого лазера. Расстояние между микросферой и волокном должно быть очень малым (∼ 100 nm) для обеспечения взаимодействия быстроспадающего электромагнитного поля МШГ с волокном. Распространяющееся по оптоволокну излучение перестраиваемого лазера поглощается микрорезонатором на частотах, соответствующих МШГ.Сдвиг частот МШГ и уменьшение их добротности преобразуется в измеряемый сигнал, который свидетельствует о присутствии биомолекул на поверхности МШГ. Положение микросферы и волокна относительно друг друга должно быть точно отрегулировано с помощью устройства нанопозиционирования, что приводит к усложнению конструкции и росту ее стоимости.Существенное упрощение конструкции биосенсора возможно за счет применения активного элементамикролазера, чувствительного к изменению параметров окружающей среды [9]. Использование в качестве активной области микролазеров квантовых точек InAs/InGaAs, синтезированных на подложках GaAs [16], обеспечивает сильную локализацию электронов и дырок и подавление латеральной диффузии носителей заряда к боковым поверхностям, тем самым предотвращается их безызлучательная рекомбинация. В таких микролазерах диаметром 6 µm, погруженных в водную среду, была реализована лазерная генерация при оптической накачке и комнатной температуре [17],...

show abstract

Room temperature lasing from microdisk laser in aqueous medium

Cited by 11 publications

References 3 publications

III–V microdisk/microring resonators and injection microlasers

III–V microdisk/microring resonators and injection microlasers

Исследование Чувствительности Микродискового Лазера К Изменению Показателя Преломления Окружающей Среды

Использование микродисковых лазеров с квантовыми точками InAs/InGaAs для биодетектирования

Contact Info

Product

Resources

About