Κινέζοι επιστήμονες αναπτύσσουν εξαιρετικά λεπτό, ενεργειακά αποδοτικό οπτικό κρύσταλλο

Ο οπτικός κρύσταλλος μπορεί να πραγματοποιήσει μετατροπή συχνότητας, παραμετρική ενίσχυση, διαμόρφωση σήματος και άλλες λειτουργίες, είναι η «καρδιά» της τεχνολογίας λέιζερ. Μετά από χρόνια έρευνας, η ομάδα του Πανεπιστημίου του Πεκίνου πρότεινε δημιουργικά μια νέα θεωρία οπτικών κρυστάλλων και την εφαρμογή νιτριδίου του βορίου ελαφρού στοιχείου για πρώτη φορά για την προετοιμασία...
Ο οπτικός κρύσταλλος μπορεί να πραγματοποιήσει μετατροπή συχνότητας, παραμετρική ενίσχυση, διαμόρφωση σήματος και άλλες λειτουργίες, είναι η «καρδιά» της τεχνολογίας λέιζερ. Μετά από χρόνια έρευνας, η ομάδα του Πανεπιστημίου του Πεκίνου πρότεινε δημιουργικά μια νέα θεωρία οπτικών κρυστάλλων και εφάρμοσε το υλικό ελαφρού στοιχείου νιτρίδιο βορίου για να παρασκευάσει έναν εξαιρετικά λεπτό, υψηλής απόδοσης οπτικό κρύσταλλο "γωνιακό ρομβικό νιτρίδιο βορίου" (TBN για συντομία) για την πρώτη φορά, που θέτει τις θεωρητικές και υλικές βάσεις για μια νέα γενιά τεχνολογίας λέιζερ. Τα αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί στο Physical Review Letters, ένα κορυφαίο περιοδικό φυσικής.
Ο ακαδημαϊκός της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και καθηγητής στη Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου του Πεκίνου, Wang Engo, δήλωσε σε αποκλειστική συνέντευξη στο πρακτορείο Xinhua ότι αυτό το επίτευγμα δεν είναι μόνο μια πρωτότυπη ανακάλυψη στη θεωρία των οπτικών κρυστάλλων της Κίνας, η οποία ανοίγει ένα νέο πεδίο της παρασκευής οπτικών κρυστάλλων με χρήση δισδιάστατων υλικών λεπτής μεμβράνης με ελαφρά στοιχεία, αλλά και παρασκευάζει TBN με πάχος μόνο μικρομέτρων, που είναι ο λεπτότερος οπτικός κρύσταλλος στον κόσμο που είναι γνωστός μέχρι σήμερα και η ενεργειακή του απόδοση είναι 100 έως 10,{{ 4}} εκατομμύρια φορές υψηλότερο σε σύγκριση με αυτό ενός συμβατικού κρυστάλλου με το ίδιο πάχος. Η ενεργειακή του απόδοση είναι 100 έως 10,000 φορές υψηλότερη από αυτή των συμβατικών κρυστάλλων του ίδιου πάχους.
Η φάση είναι μια μέτρηση που περιγράφει την αλλαγή στην κυματομορφή ενός φωτεινού κύματος. Όταν τα κύματα φωτός σε έναν κρύσταλλο είναι ταιριαστά φάσης και σε βήμα, μπορεί να βγει ένα λέιζερ με ιδανική απόδοση και ισχύ. Τα τελευταία χρόνια, λόγω των περιορισμών των παραδοσιακών θεωρητικών μοντέλων και συστημάτων υλικών, οι υπάρχοντες κρύσταλλοι ήταν δύσκολο να καλύψουν τις αναπτυξιακές ανάγκες σμίκρυνσης, υψηλής ολοκλήρωσης και λειτουργικότητας των λέιζερ.
Για το σκοπό αυτό, ο καθηγητής Liu Kaihui, Διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσικής Συμπυκνωμένης Ύλης και Φυσικής Υλικών στη Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου του Πεκίνου, και Αναπληρωτής Διευθυντής του Light Element Quantum Materials Cross-Platform στο Huairou Comprehensive National Science Center στο Πεκίνο, μαζί με τον Wang Engo, οδήγησαν μια ομάδα ερευνητών να προτείνουν μια νέα «θεωρία αντιστοίχισης φάσης γωνίας». Η ομάδα διαπίστωσε ότι με τη στοίβαξη υλικών νιτριδίου του βορίου όπως «δομικά στοιχεία» και στη συνέχεια «περιστροφή» τους σε μια ειδική γωνία, οι φάσεις των διαφορετικών κυμάτων φωτός μπορούν να συγκλίνουν για να σχηματίσουν έναν υψηλής απόδοσης οπτικό κρύσταλλο, τον TBN.
"Εάν το λέιζερ που δημιουργείται στον κρύσταλλο θεωρείται ως ομάδα, η χρήση της μεθόδου "γωνιοποίησης" μπορεί να κάνει όλα τα μέλη της κατεύθυνσης και του ρυθμού να είναι εξαιρετικά συντονισμένα, μπορείτε να βελτιώσετε την απόδοση μετατροπής ενέργειας του λέιζερ." Ο Liu Kaihui είπε ότι το TBN έχει πάχος μόνο 1 έως 10 microns, που ισοδυναμεί με το ένα τριάντα του πάχους ενός συνηθισμένου χαρτιού A4, ενώ το πάχος των σημερινών οπτικών κρυστάλλων είναι κυρίως της τάξης των χιλιοστών ή και εκατοστών.
«Οι οπτικοί κρύσταλλοι είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της ανάπτυξης τεχνολογίας λέιζερ». Με το εξαιρετικά λεπτό μέγεθος, την εξαιρετική δυνατότητα ενσωμάτωσης και τις ολοκαίνουργιες λειτουργίες, η TBN αναμένεται να πραγματοποιήσει νέες ανακαλύψεις εφαρμογών στο μέλλον σε τομείς όπως οι πηγές κβαντικού φωτός, τα φωτονικά τσιπ και η τεχνητή νοημοσύνη, δήλωσε ο Wang Engo.