Grupa kineskih istraživača izumila je novi energetski učinkovit, ultratanki optički kristal koristeći novu teoriju koja postavlja temelje za sljedeću generaciju laserske tehnologije.
Upleteni borov nitrid koji je razvio tim ima debljinu od mikrometara, što ga čini najtanjim poznatim optičkim kristalom na svijetu, rekao je nedavno za Xinhuu profesor Wang Enge sa Fakulteta fizike Sveučilišta u Pekingu. U usporedbi s konvencionalnim kristalima iste debljine, njegova se energetska učinkovitost povećala za 100 do 10,000 puta.
Wang, akademik na Kineskoj akademiji znanosti, rekao je da su rezultati izvorna inovacija u kineskoj teoriji optičkih kristala i otvaraju novo polje izrade optičkih kristala od svjetlosnih elemenata dvodimenzionalnih tankoslojnih materijala.
Rezultati istraživanja nedavno su objavljeni u časopisu Physical Review Letters.
Laser je jedna od temeljnih tehnologija informacijskog društva. Optički kristali mogu ostvariti funkcije kao što su pretvorba frekvencije, parametarsko pojačanje i modulacija signala te su ključne komponente laserskih uređaja.
U proteklih 60 godina istraživanje i razvoj optičkih kristala bili su vođeni uglavnom dvjema teorijama usklađivanja faza koje su predložili američki znanstvenici.
Međutim, zbog ograničenja tradicionalnih teorijskih modela i materijalnih sustava, postojeći kristali teško mogu zadovoljiti zahtjeve minijaturizacije, visoke integracije i funkcionalizacije laserskih uređaja za budući razvoj. Razvoj laserske tehnologije sljedeće generacije zahtijeva napredak u teoriji optičkih kristala i materijalima.
Wang Engo i prof. Liu Kaihui, direktor Instituta za fiziku kondenzirane tvari i materijala, Fakultet fizike, Sveučilište u Pekingu, predvodili su tim koji je razvio treću teoriju usklađivanja faza temeljenu na materijalnim sustavima lakih elemenata - teoriju usklađivanja uvrnutih faza.
"Laseri koje proizvode optički kristali mogu se promatrati kao pojedinačni stupovi marširanja. Mehanizam za uvijanje može učiniti smjer i tempo svakog pojedinca vrlo koordiniranim, uvelike poboljšavajući učinkovitost pretvorbe energije lasera", objašnjava Liu, koji je također zamjenik direktora s Instituta za raskrižje kvantnih materijala svjetlosnih elemenata pri Nacionalnom integriranom znanstvenom centru Huairou u Pekingu.
Rekao je da istraživanje otvara potpuno nove načine dizajna i sustave materijala, ostvarujući cijeli lanac originalnih inovacija od osnovne optičke teorije do znanosti o materijalima i tehnologije.
"Debljina TBN kristala kreće se od 1 do 10 mikrometara. Većina optičkih kristala koje smo prije poznavali imala je debljinu na razini od jednog milimetra ili čak centimetara", dodao je Liu.
Proizvodna tehnologija TBN trenutno se patentira u SAD-u, Velikoj Britaniji, Japanu i drugim zemljama. Tim je proizveo prototip TBN lasera i radi s tvrtkama na razvoju laserske tehnologije sljedeće generacije.
"Optički kristali kamen su temeljac razvoja laserske tehnologije, a budućnost laserske tehnologije određena je teorijom dizajna i tehnologijom proizvodnje optičkih kristala", rekao je Wang.
Sa svojom ultra-tankom veličinom, izvrsnim integracijskim potencijalom i novim funkcijama, očekuje se da će TBN kristali u budućnosti ostvariti nova otkrića u primjeni u područjima kao što su kvantni izvori svjetlosti, fotonski čipovi i umjetna inteligencija.
