Skupina kitajskih raziskovalcev je izumila nov energetsko učinkovit, ultra tanek optični kristal z uporabo nove teorije, ki postavlja temelje za lasersko tehnologijo naslednje generacije.
Zvit borov nitrid, ki ga je razvila ekipa, ima debelino mikrometrov, zaradi česar je najtanjši znani optični kristal na svetu, je nedavno za Xinhuo povedal profesor Wang Enge s fizikalne šole pekinške univerze. V primerjavi z običajnimi kristali enake debeline se je njegova energetska učinkovitost povečala za 100 do 10,000-krat.
Wang, akademik na Kitajski akademiji znanosti, je dejal, da so rezultati izvirna inovacija v kitajski teoriji optičnih kristalov in odpirajo novo področje izdelave optičnih kristalov iz lahkih elementov dvodimenzionalnih tankoplastnih materialov.
Rezultati raziskave so bili nedavno objavljeni v reviji Physical Review Letters.
Laser je ena temeljnih tehnologij informacijske družbe. Optični kristali lahko izvajajo funkcije, kot so pretvorba frekvence, parametrično ojačanje in modulacija signala, in so ključne komponente laserskih naprav.
V zadnjih 60 letih so raziskave in razvoj optičnih kristalov vodili predvsem dve teoriji faznega ujemanja, ki so jih predlagali ameriški znanstveniki.
Vendar pa zaradi omejitev tradicionalnih teoretičnih modelov in materialnih sistemov obstoječi kristali težko izpolnjujejo zahteve po miniaturizaciji, visoki integraciji in funkcionalizaciji laserskih naprav za prihodnji razvoj. Razvoj laserske tehnologije naslednje generacije zahteva preboj v teoriji optičnih kristalov in materialih.
Wang Engo in prof. Liu Kaihui, direktor Inštituta za fiziko kondenziranih snovi in materialov, Šola za fiziko, Univerza v Pekingu, sta vodila ekipo za razvoj teorije tretjega faznega ujemanja, ki temelji na materialnih sistemih lahkih elementov - teorija ujemanja zvitih faz.
"Laserje, ki jih proizvajajo optični kristali, lahko gledamo kot posamezne stebre korakanja. Mehanizem zvijanja lahko naredi smer in tempo vsakega posameznika zelo usklajen, kar močno izboljša učinkovitost pretvorbe energije laserja," pojasnjuje Liu, ki je tudi namestnik direktorja z Inštituta za križišče kvantnih materialov lahkih elementov pri Nacionalnem integriranem znanstvenem centru Huairou v Pekingu.
Rekel je, da raziskava odpira popolnoma nove načine oblikovanja in materialne sisteme, uresničuje celotno verigo izvirnih inovacij od osnovne optične teorije do znanosti in tehnologije materialov.
"Debelina kristalov TBN se giblje od 1 do 10 mikrometrov. Večina optičnih kristalov, ki smo jih poznali prej, je imela debeline na ravni enega milimetra ali celo centimetrov," je dodal Liu.
Proizvodna tehnologija TBN je trenutno v postopku patentiranja v ZDA, Veliki Britaniji, na Japonskem in v drugih državah. Ekipa je izdelala prototip laserjev TBN in sodeluje s podjetji pri razvoju laserske tehnologije naslednje generacije.
"Optični kristali so temelj razvoja laserske tehnologije, prihodnost laserske tehnologije pa določata teorija oblikovanja in proizvodna tehnologija optičnih kristalov," je dejal Wang.
S svojo ultra tanko velikostjo, odličnim integracijskim potencialom in novimi funkcijami se pričakuje, da bodo kristali TBN v prihodnosti dosegli nove preboje v aplikacijah na področjih, kot so kvantni viri svetlobe, fotonski čipi in umetna inteligenca.
