Синхронизация фаз скручивания в двумерных материалах
Группа китайских исследователей использовала новую теорию, чтобы изобрести новый тип ультратонкого оптического кристалла с высокой энергоэффективностью, заложив основу для лазерных технологий следующего поколения. Созданный твист-нитрид бора (TBN) толщиной микрона является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз. "то достижение является оригинальной инновацией Китая в теории оптических кристаллов и создало новую область создания оптических кристаллов из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Twist-PM для эффективной ГВГ в скрученных пленках rBN произвольной толщины.
(а) Схема нелинейно-оптического кристалла, собранного из четырех частей пленок rBN с различной толщиной t1, t2, t3, t4 и последовательностью углов закручивания.
(b) Twist-PM для эффективного ГСП. Для четырех пленок rBN различной толщины (800, 600, 400 и 300 нм) скручивание-PM все еще может выполняться при углах скручивания (0°, 25°, 42°, 55 °), как показано теоретически (сплошная линия) и экспериментально (полые кружки).
Фото: Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.233801.
Профессор Ван Энге из физического факультета Пекинского университета недавно сообщил Синьхуа, что созданный командой твист-нитрид бора (TBN) толщиной микрона является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз.
Ван, также академик Китайской академии наук, сказал, что это достижение является оригинальной инновацией Китая в теории оптических кристаллов и создало новую область создания оптических кристаллов из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов.
Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Лазер – одна из основополагающих технологий информационного общества. Оптические кристаллы могут реализовывать функции преобразования частоты, параметрического усиления и модуляции сигнала, и это лишь некоторые из них, и являются ключевыми частями лазерных устройств.
В последние 60 лет исследования и разработки оптических кристаллов в основном руководствовались двумя теориями синхронизма, предложенными учеными в США.
Однако из-за ограничений традиционных теоретических моделей и материальных систем существующие кристаллы не могут удовлетворить будущие требования к разработке лазерных устройств, такие как миниатюризация, высокая интеграция и функционализация. Развитие лазерных технологий нового поколения требует прорывов в теории оптических кристаллов и материалов.
Ван Энге и профессор Лю Кайхуэй, директор Института конденсированного состояния и физики материалов физического факультета Пекинского университета, возглавили группу по разработке теории синхронизма скручивания, третьей теории синхронизма, основанной на свето-синхронизме. элемент материальной системы.
«Лазер, генерируемый оптическими кристаллами, можно рассматривать как марширующую колонну людей. Механизм поворота может обеспечить высокую скоординированность направления и темпа каждого, что значительно повышает эффективность преобразования энергии лазера», — объяснил Лю, который также является заместителем директора Междисциплинарный институт квантовых материалов легких элементов при Пекинском национальном комплексном научном центре Хуайжоу.
По его словам, исследование открыло совершенно новую модель дизайна и систему материалов и реализовало оригинальные инновации всей цепочки от базовой теории оптики до материаловедения и технологии.
«Толщина кристалла TBN колеблется от 1 до 10 микрон. Толщина известных нам ранее оптических кристаллов в основном находится на уровне миллиметра или даже сантиметра», — добавил Лю.
Технология производства ТБН сейчас подается на патенты в США, Великобритании, Японии и других странах. Команда изготовила прототип лазера ТБН и совместно с предприятиями разрабатывает лазерную технологию нового поколения.
«Оптический кристалл является краеугольным камнем развития лазерных технологий, а будущее лазерных технологий определяется теорией проектирования и технологией производства оптических кристаллов», — сказал Ван.
По словам Ванга , благодаря сверхтонкому размеру, превосходному потенциалу интеграции и новым функциям кристалл TBN обеспечит новые прорывы в применении в квантовых источниках света, фотонных чипах, искусственном интеллекте и других областях в будущем.
