Китайські вчені розробили ультратонкий, енергоефективний оптичний кристал

Оптичний кристал може реалізувати перетворення частоти, параметричне посилення, модуляцію сигналу та інші функції, є «серцем» лазерної технології. Після років досліджень команда Пекінського університету творчо висунула нову теорію оптичних кристалів і вперше застосувала нітрид бору з легкого елемента для підготовки...
Оптичний кристал може реалізувати перетворення частоти, параметричне посилення, модуляцію сигналу та інші функції, є «серцем» лазерної технології. Після багатьох років досліджень команда Пекінського університету творчо висунула нову теорію оптичних кристалів і застосувала матеріал легкого елемента — нітрид бору, щоб отримати надтонкий, високоефективний оптичний кристал «кутовий ромбічний нітрид бору» (скорочено TBN) для вперше, що закладає теоретичну та матеріальну основу для нового покоління лазерних технологій. Результати були опубліковані в Physical Review Letters, провідному фізичному журналі.
Академік Китайської академії наук і професор Школи фізики Пекінського університету Ван Енго в ексклюзивному інтерв'ю агентству Сіньхуа сказав, що це досягнення є не лише оригінальним проривом у китайській теорії оптичних кристалів, яке відкриває нову область. отримання оптичних кристалів за допомогою двовимірних тонкоплівкових матеріалів із легкими елементами, а також готує TBN товщиною лише мікрометри, який є найтоншим оптичним кристалом у світі, відомим на сьогодні, і його енергоефективність становить 100 до 10,{{ 4}} мільйони разів більше, ніж у звичайного кристала такої ж товщини. Його енергоефективність у 100–10000 разів вища, ніж у звичайних кристалів такої ж товщини.
Фаза — це показник, який описує зміну форми світлової хвилі. Коли світлові хвилі в кристалі узгоджені по фазі та з кроком, може виходити лазер з ідеальною ефективністю та потужністю. В останні роки через обмеження традиційних теоретичних моделей і матеріальних систем існуючим кристалам було важко задовольнити потреби розвитку мініатюризації, високої інтеграції та функціональності лазерів.
З цією метою професор Лю Кайхуей, директор Інституту фізики конденсованих середовищ і фізики матеріалів Школи фізики Пекінського університету та заступник директора міжплатформної платформи квантових матеріалів легких елементів Всеосяжного національного наукового центру Хуайроу в Пекіні, разом з Ван Енго очолив групу дослідників, щоб запропонувати нову «теорію узгодження кутових фаз». Команда виявила, що шляхом укладання нітридних матеріалів бору, як «будівельних блоків», а потім «обертання» їх під особливим кутом, фази різних світлових хвиль можна об’єднати, щоб утворити високоефективний оптичний кристал, TBN.
«Якщо лазер, створений у кристалі, розглядати як команду, використання методу «повороту» може зробити всі члени напряму та темпу високоскоординованими, ви можете підвищити ефективність перетворення енергії лазера». Лю Кайхуей сказав, що TBN має товщину лише від 1 до 10 мікрон, що еквівалентно одній тридцятій товщини звичайного паперу формату А4, тоді як товщина сучасних оптичних кристалів здебільшого становить міліметри або навіть сантиметри.
«Оптичні кристали є наріжним каменем розвитку лазерних технологій». Завдяки надтонкому розміру, відмінній інтегрованості та абсолютно новим функціям, TBN, як очікується, здійснить нові прориви в застосуванні в майбутньому в таких областях, як квантові джерела світла, фотонні чіпи та штучний інтелект, сказав Ван Енго.