Vedci z Nanyang Technological University (NTU) v Singapure dosiahli zásadný prielom vo fotonike vývojom energie - efektívnych laserov UltraCompact, ktorý sľubuje transformáciu ďalšieho {- generovacia komunikácia a integrované fotonické systémy. Tento laser je menší ako zrno piesku a rieši pretrvávajúcu výzvu pri miniatúrnom laserovom dizajne: strata svetla.
Keď sa lasery zmenšujú, energia má tendenciu uniknúť z dutiny a nedokonalosti vo fotonických kryštálových štruktúrach zhoršuje rozptyl, znižuje účinnosť a obmedzuje praktické aplikácie. Táto inovácia ponúka riešenie minimalizovaním týchto strát pri zachovaní dostatočného emisie svetla na použitie v skutočných - World Technologies, čo potenciálne umožňuje širokú škálu aplikácií, ktoré boli predtým nepraktické.
Výskumný tím NTU, ktorý vedie profesor Wang Qijie a Dr. Cui Jieyuan, sa k tejto výzve priblížil tým, že znovu predstavil dizajn laserovej dutiny. Ich riešenie kombinuje dva pokročilé koncepty vo fotonike: ploché pásy a multi - viazané stavy v kontinuu (BIC).
Ploché pásma sú energetické pásma, v ktorých svetelné vlny zažívajú v blízkosti -} nulovej skupiny, ktoré obmedzujú energiu v horizontálnej rovine dutiny. Tento prístup zaisťuje, že svetlo sa nekontrolovateľne nerozširuje po celej štruktúre, čo pomáha udržiavať intenzitu a zameranie.
Multi - BICS, na druhej strane, znížte stratu svetla vo vertikálnom smere a efektívne vytvoríte tri - rozmerové zadržiavanie, ktoré umožňuje laserovi emitovať emitovať dostatočné svetlo bez straty energie.
Integráciou týchto dvoch konceptov vedci vyvinuli laserovú dutinu, ktorá minimalizuje únik energie vo všetkých smeroch, čo označuje významné zlepšenie oproti tradičným miniatúrnym laserovým návrhom a stanovujú nový štandard pre kompaktné fotonické zariadenia.
Fyzická štruktúra lasera je rovnako inovatívna ako jeho koncepčný základ. Tím NTU vytvoril periodické usporiadanie Daisy - v tvare vzduchových dielcov v polovodičovom fotonickom kryštáli, ktorý je sendvičovaný medzi dvoma vrstvami zlata.
Táto konfigurácia pôsobí ako vysoko efektívny pasca na svetlo, čím sa znižuje rozptyl a únik. Dôkladný návrh tvarov vzduchových dierok a usporiadania mriežky je ústredným bodom vysokej účinnosti lasera, čím sa zabezpečuje, že energia je koncentrovaná tam, kde je potrebná, a minimalizujú sa straty.
Toto presné inžinierstvo predstavuje vyvrcholenie teoretického modelovania, materiálovej vedy a nanofabrikačných techník, ktoré demonštruje, ako môže interdisciplinárna spolupráca priniesť prielomy v pokročilých technológiách. Vedci sa domnievajú, že tieto techniky môžu inšpirovať aj budúci vývoj v miniaturizovaných optických obvodoch a fotonických senzoroch.
Jedným z najsľubnejších aspektov tohto ultrakomaktného lasera je jeho prevádzkový rozsah. Fungujúca v oblasti Terahertz medzi 30 mikrometrami a 3 milimetrami je v súlade s frekvenčným spektrom očakávaným pre komunikačné systémy 6G. Jeho kompaktná veľkosť a nízka spotreba energie z neho robia ideálneho kandidáta na integráciu do ďalšieho - Generačné bezdrôtové siete, nositeľné zariadenia, optické výpočtové platformy a ďalšie vznikajúce technológie, ktoré vyžadujú malé a efektívne zdroje svetla.
Navyše je dizajn univerzálny; Úpravou veľkosti vzduchových javov a mriežkovej konštanty môže byť laser prispôsobený tak, aby vyžaroval svetlo v iných vlnových dĺžkach, vrátane blízkeho - infračerveného a viditeľného svetla.
Táto flexibilita otvára nové možnosti výskumu a vývoja v integrovanej fotonike a mohla by viesť k novej triede prispôsobiteľných, vysokých - výkonných laserov, vďaka čomu sú vhodné na lekárske zobrazovanie, snímanie životného prostredia a priemyselné aplikácie.
Tento vývoj, ktorý bol publikovaný v Nature Photonics začiatkom tohto roka, predstavuje hlavný míľnik v hľadaní energie - efektívnych miniaturizovaných zdrojov svetla. Keďže dopyt rastie rýchlejšie, spoľahlivejšie bezdrôtové komunikácie a sofistikovanejšie optické technológie, riešenia ako NTU UltraCompact Laser by sa mohli stať základnými komponentmi digitálnej infraštruktúry.
Riešením základného problému straty svetla v miniatúrnych laserových systémoch vedci NTU vydláždili cestu pre praktické, škálovateľné a vysoké {{{}} výkonnostné fotonické zariadenia, ktoré môžu nanovo definovať schopnosti ďalšieho - Komunikácia a výpočtové technológie.
