Un grup de cercetători chinezi a inventat un nou cristal optic ultra-subțire, eficient din punct de vedere energetic, folosind o nouă teorie care pune bazele tehnologiei laser de generație următoare.
Nitrura de bor răsucită dezvoltată de echipă are o grosime de micrometri, ceea ce îl face cel mai subțire cristal optic cunoscut din lume, a declarat recent profesorul Wang Enge de la Școala de Fizică a Universității Peking pentru Xinhua. În comparație cu cristalele convenționale de aceeași grosime, eficiența sa energetică a crescut de 100 până la 10,000 ori.
Wang, un academician la Academia Chineză de Științe, a spus că rezultatele sunt o inovație originală în teoria cristalelor optice din China și deschid un nou domeniu de fabricare a cristalelor optice din materiale bidimensionale cu film subțire cu elemente de lumină.
Rezultatele cercetării au fost publicate recent în revista Physical Review Letters.
Laserul este una dintre tehnologiile fundamentale ale societății informaționale. Cristalele optice pot realiza funcții precum conversia frecvenței, amplificarea parametrică și modularea semnalului și sunt componente cheie ale dispozitivelor laser.
În ultimii 60 de ani, cercetarea și dezvoltarea cristalelor optice au fost ghidate în principal de două teorii de potrivire a fazelor propuse de oamenii de știință americani.
Cu toate acestea, din cauza limitărilor modelelor teoretice și sistemelor materiale tradiționale, cristalele existente sunt dificil de îndeplinit cerințele de miniaturizare, integrare ridicată și funcționalizare a dispozitivelor laser pentru dezvoltarea viitoare. Dezvoltarea tehnologiei laser de ultimă generație necesită progrese în teoria și materialele cristalelor optice.
Wang Engo și Prof. Liu Kaihui, director al Institutului de Fizică a Materiei Condensate și a Materialelor, Școala de Fizică, Universitatea Peking, au condus o echipă pentru a dezvolta o teorie de potrivire a fazei a treia bazată pe sistemele materiale ale elementelor ușoare - teoria potrivirii fazei răsucite.
"Laserele produse de cristale optice pot fi privite ca coloane individuale de marș. Mecanismul de răsucire poate face ca direcția și ritmul fiecărui individ să fie foarte coordonate, îmbunătățind considerabil eficiența de conversie a energiei a laserului", explică Liu, care este și director adjunct. al Institutului de Intersecție a Materialelor Cuantice cu Elemente Luminoase de la Centrul Național de Știință Integrat Huairou din Beijing.
El a spus că cercetarea deschide moduri de proiectare și sisteme de materiale complet noi, realizând un întreg lanț de inovații originale, de la teoria optică de bază la știința și tehnologia materialelor.
"Grosimea cristalelor TBN variază de la 1 la 10 micrometri. Majoritatea cristalelor optice pe care le știam înainte aveau grosimi la nivelul unui milimetru sau chiar centimetri", a adăugat Liu.
Tehnologia de producție TBN este în prezent brevetată în SUA, Marea Britanie, Japonia și alte țări. Echipa a produs prototipuri de lasere TBN și lucrează cu companii pentru a dezvolta tehnologia laser de ultimă generație.
„Cristalele optice sunt piatra de temelie a dezvoltării tehnologiei laser, iar viitorul tehnologiei laser este determinat de teoria designului și tehnologia de producție a cristalelor optice”, a spus Wang.
Cu dimensiunea sa ultra-subțire, potențialul de integrare excelent și funcțiile noi, cristalele TBN sunt de așteptat să realizeze noi descoperiri în aplicații în viitor în domenii precum sursele de lumină cuantică, cipurile fotonice și inteligența artificială.
