Naučnici na tehnološkom univerzitetu Nanyang u Singapuru postigli su veliki proboj u fotoniku razvijanjem energije - efikasan ultrakact laser koji obećava da će transformirati sljedeću bežičnu komunikaciju i integrirane fotoničke sisteme -. Manji od zrna pijeska, ovaj laser se bavi trajnim izazovom u minijaturnom laserskom dizajnu: gubitak svjetlosti.
Kako se laseri smanji, energija ima tendenciju da pobjegne iz šupljine i nesavršenosti u fotonskim kristalnim strukturama pogoršavajući rasipanje, smanjenje efikasnosti i ograničavajući praktične primjene. Ova inovacija nudi rješenje minimiziranjem ovih gubitaka uz održavanje dovoljne emisije svjetlosti za upotrebu u stvarnim svjetskoj tehnologijama -, potencijalno omogućavajući širok spektar aplikacija koji su prethodno bili nepraktičniji.
Istraživački tim NTU-a, koji su vodili profesor Wang Qijie i dr. Cui Jieyuan, pristupili su ovom izazovu ponovnim pojačavanjem dizajna laserske šupljine. Njihovo rešenje kombinira dva napredna koncepta u fotoniku: ravne bendove i multi - vežene države u kontinuumu (BIC).
Ravne bendove su energetski bendovi u kojima svjetlosne valove doživljavaju u blizini - nulte grupne brzine, ograničavajući energiju unutar vodoravne ravnine šupljine. Ovaj pristup osigurava da se svjetlost nekontrolirano ne raspoređuje preko strukture, pomažući u održavanju intenziteta i fokusa.
MULTI - BICS, s druge strane, smanjuju gubitak svjetlosti u vertikalnom smjeru, učinkovito stvarajući tri - dimenzionalni pritvor koji omogućava laseru da emitira dovoljno svjetla bez trošenja energije.
Integriranjem ova dva koncepta, istraživači su razvili lasersku šupljinu koja minimizira curenje energije u svim smjerovima, označavajući značajno poboljšanje preko tradicionalnih minijaturnih laserskih dizajna i postavljanje novog standarda za kompaktne fotonske uređaje.
Fizička struktura lasera jednako je inovativna kao i njegov konceptualni temelj. Tim NTU-a stvorio je periodični aranžman daisy - u obliku zvuka unutar poluvodičkog fotonskog kristala, koji je sendvič između dva sloja zlata.
Ova konfiguracija djeluje kao visoko efikasna zamka za svjetlost, smanjujući rasipanje i curenje. Pažljivi dizajn oblika air i rešetka središnji je u visokoj kvalitetnoj efikasnosti lasera, osiguravajući da je energija koncentrirana tamo gdje je potrebna i gubici su minimum.
Ovaj precizan inženjering predstavlja vrhunac teorijskog modeliranja, tehnika materijalne nauke i nanofabrikacije, što pokazuje kako interdisciplinarna suradnja može dati proboj u naprednim tehnologijama. Istraživači vjeruju da ove tehnike mogu nadahnuti i buduća kretanja u minijaturiziranim optičkim krugovima i fotonskim senzorima.
Jedan od najperspektivnijih aspekata ovog lasera ultrakumptopact je njegov operativni raspon. Funkcioniranje u regiji Terahertz, između 30 mikrometara i 3 milimetara, usklađuje se sa frekventnim spektrom koji se očekuje za 6G komunikacijskih sustava. Njegova kompaktna veličina i mala potrošnja energije čine ga idealnim kandidatom za integraciju u sljedeću - generaciju bežičnih mreža, nosivih uređaja, optičkih računarskih platformi i ostale tehnologije u nastajanju koje zahtijevaju male, efikasne izvore svjetlosti.
Štaviše, dizajn je svestran; Podešavanjem veličine zvuka i rešetke, laser se može prilagoditi emitirati svjetlost u drugim talasnim dužinama, uključujući u blizini - infracrvenog i vidljivog svjetla.
Ova fleksibilnost otvara nove mogućnosti za istraživanje i razvoj u integriranom fotoniku i moglo bi dovesti do novog klase prilagodljivog, visokog - lasera izvedbe, čineći ih pogodnim za medicinsko senzoriranje i industrijske primjene.
Objavljeno u Prirodni fotonike Ranije ove godine, ovaj razvoj predstavlja veliku prekretnicu u potrazi za energetikom - efikasnim, minijaturiziranim izvorima svetlosti. Kako se potražnja raste za brže, pouzdanije bežične komunikacije i sofisticiranije optičke tehnologije, rješenja poput NTU UltraCompact lasera mogu postati temeljne komponente digitalne infrastrukture.
Rešavanjem temeljnog broja gubitka svjetlosti u minijaturnim laserskim sistemima, NTU istraživači su utrošili put praktičnom, skalabilnom i visokom - fotonskim uređajima za performanse koji mogu redefinirati mogućnosti i računarske tehnologije generacije i računarske tehnologije.
