Qu'est-ce qu'un nanolaser?

Un nanolaser a toutes les propriétés typiques d'un laser de taille standard, ce qui signifie que la lumière est amplifiée par l'émission stimulée de radiations. La principale différence avec un nanolaser est l’échelle du mécanisme et du faisceau lumineux émis. Le préfixe "nano" est dérivé d'un mot grec qui signifie "nain". En conséquence, un nanolaser est beaucoup plus petit qu'un laser standard, à la fois en empreinte au sol et en faisceau émis. En fait, la plupart des nanotechnologies sont souvent des dizaines, voire des centaines de fois plus petites que les technologies traditionnelles.

Les nanolasers offrent la possibilité de condenser ou de confiner le faisceau lumineux émis au-delà de la limite de diffraction de la lumière. En tant que concept scientifique, la limite de diffraction de la lumière fait référence à la capacité de confiner la lumière. À une époque, les scientifiques croyaient que la lumière pouvait être limitée à la moitié de sa longueur d'onde. Ces limites ont été considérées comme la limite de diffraction de la lumière. Contrairement aux lasers traditionnels, les nanolasers peuvent toutefois limiter un faisceau lumineux jusqu'à 100 fois moins que la moitié de sa longueur d'onde.

Les lasers fonctionnent via une relation complexe entre la lumière visible, les photons et les longueurs d'onde. Les résonateurs optiques, les composants utilisés pour gérer la rétroaction dans un laser, sont nécessaires pour créer l'oscillation des photons nécessaire à l'émission de lumière par le laser. Avant le développement des technologies nanolaser, on pensait que la taille minimale du résonateur était égale à la moitié de la longueur d'onde de la lumière laser. En utilisant des plasmons de surface plutôt que des photons, les développeurs ont été en mesure de réduire la taille du résonateur nécessaire aux nanolasers et de créer ainsi les plus petits lasers du monde.

Le premier nanolaser fonctionnel a été mis au point en 2003. Les propositions et suggestions concernant les technologies nanolaser ont commencé à la fin des années 50, bien que les premiers lasers à plasmon miniatures se soient révélés peu pratiques. Depuis 2003, de nombreux progrès et améliorations de la technologie nanolaser ont entraîné une réduction constante des tailles. En 2011, le plus petit nanolaser était connu sous le nom de spaser, son nom étant l'acronyme anglais «amplification de plasmons de surface par émission stimulée de radiations».

Les applications de ces lasers minuscules incluent les ordinateurs, l'électronique grand public, les applications médicales et les microscopes, pour n'en nommer que quelques-uns. Les spasers, par exemple, ont la capacité d'être suffisamment petits pour tenir dans une puce informatique, permettant ainsi le traitement de l'information par la lumière par rapport aux électrons. Des nanotechnologies similaires utilisant des lasers à semi-conducteurs, collectivement appelées microdispositifs biomédicaux, ont été développées. Ces dispositifs biomédicaux nanolaser permettent aux scientifiques de distinguer les cellules cancéreuses des cellules saines en utilisant la nanotechnologie.