Ryhmä kiinalaisia tutkijoita on keksinyt uuden energiatehokkaan, erittäin ohuen optisen kiteen käyttämällä uutta teoriaa, joka luo perustan seuraavan sukupolven laserteknologialle.
Ryhmän kehittämän kierretyn boorinitridin paksuus on mikrometrejä, mikä tekee siitä maailman ohuimman tunnetun optisen kide, Pekingin yliopiston fysiikan korkeakoulun professori Wang Enge kertoi äskettäin Xinhualle. Verrattuna tavanomaisiin samanpaksuisiin kiteisiin sen energiatehokkuus on kasvanut 100-10,{2}} kertaa.
Wang, Kiinan tiedeakatemian akateemikko, sanoi, että tulokset ovat alkuperäinen innovaatio Kiinan optisten kiteiden teoriassa ja avaavat uuden kentän optisten kiteiden valmistamiseen valoelementtien kaksiulotteisista ohutkalvomateriaaleista.
Tutkimustulokset julkaistiin äskettäin Physical Review Letters -lehdessä.
Laser on yksi tietoyhteiskunnan perustekniikoista. Optiset kiteet voivat toteuttaa toimintoja, kuten taajuusmuunnoksen, parametrisen vahvistuksen ja signaalin moduloinnin, ja ovat laserlaitteiden avainkomponentteja.
Viimeisten 60 vuoden aikana optisten kiteiden tutkimusta ja kehitystä on ohjannut pääasiassa kaksi amerikkalaisten tutkijoiden ehdottamaa faasisovitusteoriaa.
Perinteisten teoreettisten mallien ja materiaalijärjestelmien rajoitusten vuoksi olemassa olevia kiteitä on kuitenkin vaikea täyttää laserlaitteiden miniatyrisoinnin, korkean integroinnin ja toiminnallisuuden vaatimukset tulevaa kehitystä varten. Seuraavan sukupolven laserteknologian kehittäminen vaatii läpimurtoja optisten kideteoriassa ja materiaaleissa.
Wang Engo ja professori Liu Kaihui, Pekingin yliopiston fysiikan korkeakoulun kondensoituneiden aineiden ja materiaalien fysiikan instituutin johtaja, johtivat ryhmää kehittämään kolmannen vaiheen sovitusteorian, joka perustuu kevytelementtimateriaalijärjestelmiin – kierretyn faasisovitusteorian.
"Optisten kiteiden tuottamia lasereita voidaan tarkastella yksittäisinä marssipylväinä. Kiertymismekanismi voi tehdä jokaisen yksilön suunnasta ja tahdista erittäin koordinoidun, mikä parantaa huomattavasti laserin energian muunnostehokkuutta", selittää Liu, joka on myös apulaisjohtaja. valoelementtien kvanttimateriaalien risteyksen instituutista Huairoun kansallisessa integroidussa tiedekeskuksessa Pekingissä.
Hän sanoi, että tutkimus avaa täysin uusia suunnittelumuotoja ja materiaalijärjestelmiä ja toteuttaa kokonaisen ketjun alkuperäisiä innovaatioita perusoptisesta teoriasta materiaalitieteeseen ja teknologiaan.
"TBN-kiteiden paksuus vaihtelee 1 - 10 mikrometrin välillä. Suurin osa aiemmin tuntemistamme optisista kiteistä oli paksuudeltaan millimetriä tai jopa senttimetriä", Liu lisäsi.
TBN-tuotantotekniikkaa patentoidaan parhaillaan Yhdysvalloissa, Isossa-Britanniassa, Japanissa ja muissa maissa. Tiimi on tuottanut prototyyppiä TBN-lasereita ja työskentelee yritysten kanssa kehittääkseen seuraavan sukupolven laserteknologiaa.
"Optiset kiteet ovat laserteknologian kehityksen kulmakivi, ja lasertekniikan tulevaisuus määräytyy optisten kiteiden suunnitteluteorian ja tuotantotekniikan perusteella", Wang sanoi.
Erittäin ohuen kokonsa, erinomaisen integrointipotentiaalinsa ja uusien toimintojensa ansiosta TBN-kiteiden odotetaan toteuttavan uusia läpimurtoja sovelluksissa tulevaisuudessa sellaisilla aloilla kuin kvanttivalolähteet, fotonisirut ja tekoäly.
