Rühm Hiina teadlasi on leiutanud uue energiatõhusa üliõhukese optilise kristalli, kasutades uudset teooriat, mis paneb aluse järgmise põlvkonna lasertehnoloogiale.
Meeskonna väljatöötatud keerutatud boornitriidi paksus on mikromeetrit, mistõttu on see maailma kõige õhem teadaolev optiline kristall, ütles hiljuti Xinhuale Pekingi ülikooli füüsikakooli professor Wang Enge. Võrreldes sama paksusega tavaliste kristallidega on selle energiatõhusus suurenenud 100–10,{2}} korda.
Hiina Teaduste Akadeemia akadeemik Wang ütles, et tulemused on originaalne uuendus Hiina optiliste kristallide teoorias ja avavad uue valdkonna optiliste kristallide valmistamisel valguselementidest kahemõõtmelistest õhukesest kilematerjalist.
Uurimistulemused avaldati hiljuti ajakirjas Physical Review Letters.
Laser on infoühiskonna üks põhitehnoloogiaid. Optilised kristallid võivad realiseerida selliseid funktsioone nagu sageduse muundamine, parameetriline võimendus ja signaali modulatsioon ning need on laserseadmete põhikomponendid.
Viimase 60 aasta jooksul on optiliste kristallide uurimist ja arendamist juhindunud peamiselt kaks Ameerika teadlaste pakutud faaside sobitamise teooriat.
Traditsiooniliste teoreetiliste mudelite ja materjalisüsteemide piirangute tõttu on aga olemasolevate kristallide jaoks raske täita laserseadmete miniaturiseerimise, kõrge integratsiooni ja funktsionaliseerimise nõudeid tulevaseks arendamiseks. Järgmise põlvkonna lasertehnoloogia arendamine nõuab läbimurdeid optiliste kristallide teoorias ja materjalides.
Wang Engo ja Pekingi ülikooli füüsikakooli kondenseeritud aine ja materjalide füüsika instituudi direktor prof Liu Kaihui juhtisid töörühma, kes töötas välja kergete elementide materjalisüsteemidel põhineva kolmanda faasi sobitamise teooria – keerdfaaside sobitamise teooria.
"Optiliste kristallide toodetud lasereid saab vaadelda kui üksikuid marssikolonne. Keerdmehhanism võib muuta iga inimese suuna ja tempo väga koordineerituks, parandades oluliselt laseri energia muundamise efektiivsust," selgitab Liu, kes on ka direktori asetäitja. Pekingi Huairou riikliku integreeritud teaduskeskuse valguselementide kvantmaterjalide ristmiku instituudis.
Ta ütles, et uurimistöö avab täiesti uued disainiviisid ja materjalisüsteemid, realiseerides terve ahela originaalseid uuendusi alates põhilisest optilisest teooriast kuni materjaliteaduse ja -tehnoloogiani.
"TBN-kristallide paksus jääb vahemikku 1-10 mikromeetrit. Enamiku meile varem teadaolevate optiliste kristallide paksus oli ühe millimeetri või isegi sentimeetri tasemel," lisas Liu.
TBN-i tootmistehnoloogiat patenteeritakse praegu USA-s, Ühendkuningriigis, Jaapanis ja teistes riikides. Meeskond on tootnud TBN-laserite prototüüpe ja töötab koos ettevõtetega järgmise põlvkonna lasertehnoloogia väljatöötamiseks.
"Optilised kristallid on lasertehnoloogia arendamise nurgakivi ja lasertehnoloogia tuleviku määrab optiliste kristallide disainiteooria ja tootmistehnoloogia," ütles Wang.
Tänu oma üliõhukesele suurusele, suurepärasele integreerimispotentsiaalile ja uutele funktsioonidele eeldatakse, et TBN-kristallid saavutavad tulevikus uusi rakenduslikke läbimurdeid sellistes valdkondades nagu kvantvalgusallikad, fotoonkiibid ja tehisintellekt.
