Ix-xjentisti fl-Università Teknoloġika ta ’Nanyang (NTU) f’Singapore kisbu avvanz kbir fil-fotonika billi żviluppaw Laser Energy - Laser ultracompact effiċjenti li jwiegħed li jittrasforma li jmiss - Ġenerazzjoni ta’ komunikazzjoni mingħajr fili u sistemi fotoniċi integrati. Iżgħar minn qamħ ta 'ramel, dan il-lejżer jittratta sfida persistenti fid-disinn tal-lejżer minjatura: telf ħafif.
Hekk kif il-lejżers jonqsu, l-enerġija għandha t-tendenza li taħrab mill-kavità u l-imperfezzjonijiet fl-istrutturi tal-kristall fotoniku jaggravaw it-tifrix, inaqqsu l-effiċjenza u jillimitaw l-applikazzjonijiet prattiċi. Din l-innovazzjoni toffri soluzzjoni billi timminimizza dan it-telf filwaqt li żżomm biżżejjed emissjoni tad-dawl għall-użu fit-teknoloġiji tad-dinja reali -, li potenzjalment tippermetti firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet li qabel kienu prattiċi.
It-tim ta 'riċerka tal-NTU, immexxi mill-Professur Wang Qijie u Dr Cui Jieyuan, avviċina din l-isfida billi jerġa' jimmaġina d-disinn tal-kavità tal-lejżer. Is-soluzzjoni tagħhom tgħaqqad żewġ kunċetti avvanzati fil-fotonika: faxex ċatti u multi - stati marbuta fil-kontinwu (BIC).
Il-faxex ċatti huma faxex ta 'enerġija li fihom il-mewġ tad-dawl jesperjenza qrib - veloċità tal-grupp żero, li tillimita l-enerġija fil-pjan orizzontali tal-kavità. Dan l-approċċ jiżgura li d-dawl ma jinfirex bla kontroll fl-istruttura, jgħin biex iżomm l-intensità u l-fokus.
BICs multi -, min-naħa l-oħra, inaqqsu t-telf tad-dawl fid-direzzjoni vertikali, u joħolqu effettivament tliet - tagħlima dimensjonali li tippermetti lill-lejżer joħroġ dawl biżżejjed mingħajr ma jaħli l-enerġija.
Bl-integrazzjoni ta 'dawn iż-żewġ kunċetti, ir-riċerkaturi żviluppaw kavità bil-lejżer li timminimizza t-tnixxija ta' l-enerġija fid-direzzjonijiet kollha, li timmarka titjib sinifikanti fuq disinji tradizzjonali tal-lejżer minjatura u tistabbilixxi standard ġdid għal apparat fotoniku kompatt.
L-istruttura fiżika tal-laser hija daqstant innovattiva daqs il-pedament kunċettwali tagħha. It-tim tal-NTU ħoloq arranġament perjodiku ta 'Daisy - Airholes iffurmati fi ħdan kristall fotoniku tas-semikondutturi, li huwa sandwiched bejn żewġ saffi ta' deheb.
Din il-konfigurazzjoni taġixxi bħala nassa effettiva ħafna għad-dawl, u tnaqqas it-tifrix u t-tnixxija. Id-disinn bir-reqqa tal-forom tal-airhole u l-arranġament tal-kannizzata huwa ċentrali għall-effiċjenza għolja tal-lejżer, u jiżgura li l-enerġija tkun ikkonċentrata fejn tkun meħtieġa u t-telf jiġi mminimizzat.
Din l-inġinerija preċiża tirrappreżenta l-qofol tal-immudellar teoretiku, ix-xjenza materjali u t-tekniki tan-nanofabrikazzjoni, li turi kif il-kollaborazzjoni interdixxiplinarja tista 'tagħti skoperti f'teknoloġiji avvanzati. Ir-riċerkaturi jemmnu li dawn it-tekniki jistgħu wkoll jispiraw żviluppi futuri f'ċirkwiti ottiċi minjaturizzati u sensuri fotoniċi.
Wieħed mill-aktar aspetti promettenti ta 'dan il-laser ultrakompatt huwa l-firxa operattiva tagħha. Funzjonament fir-reġjun terahertz, bejn 30 mikrometru u 3 millimetri, jallinja mal-ispettru tal-frekwenza mistenni għal sistemi ta 'komunikazzjoni 6G. Id-daqs kompatt tagħha u l-konsum baxx ta 'enerġija jagħmluha kandidat ideali għall-integrazzjoni fin-netwerks bla fili tal-ġenerazzjoni -, apparati li jintlibsu, pjattaformi tal-kompjuters ottiċi u teknoloġiji emerġenti oħra li jeħtieġu sorsi żgħar u effiċjenti tad-dawl.
Barra minn hekk, id-disinn huwa versatili; Billi taġġusta d-daqs tal-qtugħ tal-ajru u l-kostanti tal-kannizzata, il-lejżer jista 'jiġi adattat biex jarmi dawl f'tul ta' mewġ ieħor, inkluż ħdejn - dawl infra-aħmar u viżibbli.
Din il-flessibilità tiftaħ possibbiltajiet ġodda għar-riċerka u l-iżvilupp fil-fotonika integrata u tista 'twassal għal klassi ġdida ta' lasers tal-prestazzjoni customizable, għolja -, li jagħmluhom adattati għall-immaġini mediċi, sensing ambjentali u applikazzjonijiet industrijali.
Ippubblikat fin-Nature Photonics aktar kmieni din is-sena, dan l-iżvilupp jirrappreżenta pass importanti fit-tfittxija għall-enerġija - sorsi tad-dawl minjaturizzati effiċjenti. Hekk kif id-domanda tikber għal komunikazzjoni mingħajr fili aktar affidabbli u aktar affidabbli u teknoloġiji ottiċi aktar sofistikati, soluzzjonijiet bħall-Laser Ultracompact NTU jistgħu jsiru komponenti fundamentali tal-infrastruttura diġitali.
Billi jindirizzaw il-kwistjoni fundamentali ta 'telf ħafif fis-sistemi tal-lejżer minjatura, ir-riċerkaturi tal-NTU ħejjew it-triq għal apparat fotoniku prattiku, skalabbli u għoli - prestazzjoni li jistgħu jiddefinixxu mill-ġdid il-kapaċitajiet ta' - ġenerazzjoni ta 'komunikazzjoni u teknoloġiji tal-komputazzjoni.
