Kínai kutatók egy csoportja új, energiahatékony, ultravékony optikai kristályt talált ki egy újszerű elmélet felhasználásával, amely megalapozza a következő generációs lézertechnológiát.
A csapat által kifejlesztett csavart bór-nitrid mikrométer vastagságú, így ez a világ legvékonyabb ismert optikai kristálya – mondta el Wang Enge professzor, a Pekingi Egyetem Fizikai Karának munkatársa a Xinhua-nak. Az azonos vastagságú hagyományos kristályokhoz képest energiahatékonysága 100-10,{2}}-szeresére nőtt.
Wang, a Kínai Tudományos Akadémia akadémikusa elmondta, hogy az eredmények eredeti innovációt jelentenek Kína optikai kristályelméletében, és új területet nyitnak meg az optikai kristályok könnyűelemes, kétdimenziós vékonyrétegű anyagokból történő előállításában.
A kutatási eredményeket a közelmúltban tették közzé a Physical Review Letters folyóiratban.
A lézer az információs társadalom egyik alapvető technológiája. Az optikai kristályok olyan funkciókat valósítanak meg, mint a frekvenciaátalakítás, a parametrikus erősítés és a jelmoduláció, és a lézeres eszközök kulcsfontosságú összetevői.
Az elmúlt 60 évben az optikai kristályok kutatását és fejlesztését főként az amerikai tudósok által javasolt két fázisillesztési elmélet vezérelte.
A hagyományos elméleti modellek és anyagrendszerek korlátai miatt azonban a meglévő kristályok nehezen teljesítik a miniatürizálás, a magas szintű integráció és a lézeres eszközök funkcionalizálásának követelményeit a jövőbeni fejlesztések érdekében. A következő generációs lézertechnológia fejlesztése áttörést igényel az optikai kristályelmélet és az anyagok terén.
Wang Engo és Prof. Liu Kaihui, a Pekingi Egyetem Fizikai Iskola Kondenzált Anyag- és Anyagfizikai Intézetének igazgatója egy csapat vezetésével dolgoztak ki egy harmadik fázisillesztési elméletet, amely könnyűelem-anyagrendszereken alapul – a csavart fázisillesztési elméleten.
"Az optikai kristályok által előállított lézerek különálló menetoszlopoknak tekinthetők. A csavaró mechanizmus minden egyes ember irányát és ütemét rendkívül összehangolttá tudja tenni, nagymértékben javítva a lézer energiaátalakítási hatékonyságát" - magyarázza Liu, aki egyben igazgatóhelyettes is. a Pekingi Huairou Nemzeti Integrált Tudományos Központ Fényelem-kvantumanyag-kereszteződésének intézetében.
Elmondta, hogy a kutatás teljesen új tervezési módokat és anyagrendszereket nyit meg, eredeti innovációk egész láncolatát valósítja meg az alapvető optikai elmélettől az anyagtudományig és -technológiáig.
"A TBN-kristályok vastagsága 1 és 10 mikrométer között van. Az általunk korábban ismert optikai kristályok többsége egy milliméter vagy akár centiméter vastagságú volt" - tette hozzá Liu.
A TBN gyártási technológiáját jelenleg szabadalmaztatják az Egyesült Államokban, az Egyesült Királyságban, Japánban és más országokban. A csapat TBN lézerek prototípusait gyártotta, és vállalatokkal együttműködve dolgozik a következő generációs lézertechnológia fejlesztésén.
"Az optikai kristályok a lézertechnológia fejlesztésének sarokkövei, és a lézertechnológia jövőjét az optikai kristályok tervezési elmélete és gyártási technológiája határozza meg" - mondta Wang.
Ultravékony méretének, kiváló integrációs potenciáljának és új funkcióinak köszönhetően a TBN kristályok a jövőben várhatóan új alkalmazási áttöréseket valósítanak meg olyan területeken, mint a kvantumfényforrások, a fotonikus chipek és a mesterséges intelligencia.
