Singapuri Nanyangi tehnoloogilise ülikooli (NTU) teadlased on saavutanud suure läbimurde footonikas, arendades energiat - tõhusat ultrakompektset laserit, mis lubab muuta järgmist - genereerimise traadita sidumist ja integreeritud fotoonilisi süsteeme. Väiksem kui liivatera, see laseriga tegeleb miniatuurse laserkujunduse püsiva väljakutsega: kerge kaotus.
Laserite kahanemisel kipub energia põgenema õõnsusest ja puudused fotoonilistes kristallstruktuurides süvendab hajumist, vähendades tõhusust ja piirates praktilisi rakendusi. See uuendus pakub lahendust, minimeerides neid kaotusi, säilitades samal ajal piisava valguse emissiooni reaalseks - maailmatehnoloogiates, võimaldades potentsiaalselt laia valikut rakendusi, mis olid varem ebapraktilised.
Professor Wang Qijie ja dr Cui Jieyuani juhitud NTU uurimisrühm lähenes sellele väljakutsele, kujundades ümber laserõõnde kujundamist. Nende lahendus ühendab footonikas kaks täiustatud kontseptsiooni: lamedad ribad ja multi - seotud olekud pidevas (BIC).
Lamedad ribad on energiaribad, kus valguse lained kogevad - nullrühma kiiruse lähedal, piirates energiat õõnsuse horisontaalsel tasapinnal. See lähenemisviis tagab, et valgus ei levi kontrollimatult üle struktuuri, aidates säilitada intensiivsust ja keskendumist.
Multi - BICS seevastu vähendage valguse kadu vertikaalsuunas, luues tõhusalt kolme - mõõtmelise kinnistumise, mis võimaldab laseril eraldada piisavalt valgust ilma energiat raiskamata.
Need kaks mõistet integreerides on teadlased välja töötanud laseriõõnsuse, mis minimeerib energialekke kõigis suundades, tähistades olulist paranemist traditsioonilise miniatuurse laserdisainiga ja seades kompaktsete fotooniliste seadmete jaoks uue standardi.
Laseri füüsiline struktuur on sama uuenduslik kui selle kontseptuaalne alus. NTU meeskond lõi pooljuhtide fotoonilise kristalli piires Daisy - kujundatud õhuaugud, mis on kahe kihi vahel.
See konfiguratsioon toimib väga efektiivse lõksuna valguse jaoks, vähendades hajumist ja leket. Õhuaukude kuju ja võre paigutuse hoolikas kujundamine on kesksel kohal laser suure efektiivsuse jaoks, tagades energia kontsentreerumise sinna, kus see on vajalik, ja kadude minimeerimine.
See täpne insener kujutab endast teoreetilise modelleerimise, materiaalse teaduse ja nanofrikatsiooni tehnikate kulminatsiooni, mis näitab, kuidas interdistsiplinaarne koostöö võib arenenud tehnoloogiates läbimurdeid anda. Teadlased usuvad, et need tehnikad võivad inspireerida ka miniatuursete optiliste vooluahelate ja fotooniliste andurite tulevasi arenguid.
Selle ultrakommpaktse laseri üks paljulubavamaid aspekte on selle töövahemik. Tegutsedes Teraherzi piirkonnas, vahemikus 30 mikromeetrit kuni 3 millimeetrit, viibib see sagedusspektriga, mis on eeldatav 6G sidesüsteemide jaoks. Selle kompaktne suurus ja väike energiatarbimine muudavad selle ideaalseks kandidaadiks järgmisse - genereerimise traadita võrkudesse, kantavate seadmete, optiliste arvutusplatvormide ja muude tekkivate tehnoloogiatesse, mis vajavad väikseid, tõhusaid valgusallikaid.
Pealegi on disain mitmekülgne; Õhuaukude ja võre konstandi suuruse reguleerimisega saab laserit kohandada valguse eraldamiseks muudes lainepikkustes, sealhulgas - infrapuna ja nähtava valguse lähedal.
See paindlikkus avab uued võimalused integreeritud footonika teadus- ja arendustegevuseks ning võib viia uue kohandatava, kõrge - jõudlusalase jaoks, muutes need sobivaks meditsiiniliseks pildistamiseks, keskkonnaseisundiks ja tööstuslikeks rakendusteks.
Selle aasta alguses avaldatud ajakirjas Nature Photonics avaldatud areng kujutab endast suurt verstaposti energia otsimisel - tõhusaid, miniaturiseeritud valgusallikaid. Kuna nõudlus kasvab kiiremaks, usaldusväärsemaks traadita suhtluseks ja keerukamaks optilisteks tehnoloogiateks, võivad sellised lahendused nagu NTU ultraCompacc Laser muutuda digitaalse infrastruktuuri alustalaseks komponentideks.
Käsitledes miniatuursete lasersüsteemide valguse kadumise põhiküsimust, on NTU teadlased sillutanud teed praktiliseks, sakletavaks ja kõrgeks - jõudlusega fotoonilised seadmed, mis võivad uuesti määratleda järgmise {- genereerimis- ja arvutustehnoloogiate võimalused.
