Chinese wetenschappers ontwikkelen ultradun, energiezuinig optisch kristal

Optisch kristal kan frequentieconversie, parametrische versterking, signaalmodulatie en andere functies realiseren, is het "hart" van lasertechnologie. Na jaren van onderzoek heeft het team van de Universiteit van Peking op creatieve wijze een nieuwe optische kristaltheorie naar voren gebracht, en voor het eerst de toepassing van lichtelementmateriaal boornitride ter voorbereiding...
Optisch kristal kan frequentieconversie, parametrische versterking, signaalmodulatie en andere functies realiseren, is het "hart" van lasertechnologie. Na jaren van onderzoek heeft het team van de Universiteit van Peking op creatieve wijze een nieuwe optische kristaltheorie naar voren gebracht en het lichtelementmateriaal boornitride toegepast om een ​​ultradun, hoogefficiënt optisch kristal "corner rhombic boron nitride" (kortweg TBN) te vervaardigen voor de eerste keer, dat de theoretische en materiële basis legt voor een nieuwe generatie lasertechnologie. De resultaten zijn gepubliceerd in Physical Review Letters, een toonaangevend natuurkundig tijdschrift.
Academicus van de Chinese Academie van Wetenschappen en professor aan de School of Physics van de Universiteit van Peking, Wang Engo, zei in een exclusief interview met Xinhua News Agency dat deze prestatie niet alleen een originele doorbraak is in de Chinese theorie van optische kristallen, die een nieuw veld opent. van het bereiden van optische kristallen door tweedimensionale dunne-filmmaterialen met lichte elementen te gebruiken, maar bereidt ook TBN voor met een dikte van slechts micrometers, het dunste optische kristal ter wereld dat tot nu toe bekend is, en de energie-efficiëntie is 100 tot 10,{{ 4}} miljoen keer hoger vergeleken met die van een conventioneel kristal met dezelfde dikte. De energie-efficiëntie is 100 tot 10,000 keer hoger dan die van conventionele kristallen van dezelfde dikte.
Fase is een metriek die de verandering in de golfvorm van een lichtgolf beschrijft. Wanneer de lichtgolven in een kristal in fase zijn afgestemd en in stap zijn, kan een laser met ideale efficiëntie en vermogen worden geproduceerd. Vanwege de beperkingen van traditionele theoretische modellen en materiaalsystemen was het de afgelopen jaren moeilijk om bestaande kristallen te voldoen aan de ontwikkelingsbehoeften van miniaturisatie, hoge integratie en functionaliteit van lasers.
Daartoe heeft professor Liu Kaihui, directeur van het Institute of Condensed Matter Physics and Materials Physics aan de School of Physics van de Universiteit van Peking, en adjunct-directeur van het Light Element Quantum Materials Cross-Platform aan het Huairou Comprehensive National Science Center in Beijing, leidde samen met Wang Engo een team van onderzoekers om een ​​nieuwe "hoekfase-matchingtheorie" voor te stellen. Het team ontdekte dat door boornitridematerialen als ‘bouwstenen’ te stapelen en ze vervolgens in een speciale hoek te ‘roteren’, de fasen van verschillende lichtgolven kunnen worden geconvergeerd om een ​​hoogefficiënt optisch kristal, TBN, te vormen.
"Als de in het kristal gegenereerde laser als een team wordt beschouwd, kan het gebruik van de 'bochten'-methode ervoor zorgen dat alle leden van de richting en het tempo zeer gecoördineerd zijn, wat de energieconversie-efficiëntie van de laser kan verbeteren." Liu Kaihui zei dat de TBN slechts 1 tot 10 micron dik is, wat overeenkomt met een dertigste van de dikte van gewoon A4-papier, terwijl de dikte van de huidige optische kristallen meestal in de orde van millimeters of zelfs centimeters ligt.
"Optische kristallen vormen de hoeksteen van de ontwikkeling van lasertechnologie." Met zijn ultradunne formaat, uitstekende integreerbaarheid en gloednieuwe functies zal TBN naar verwachting in de toekomst nieuwe doorbraken in toepassingen realiseren op gebieden als kwantumlichtbronnen, fotonische chips en kunstmatige intelligentie, aldus Wang Engo.