Fusione di BIC nella struttura a dimensione finita. a Distribuzione del campo Hz calcolata a a = 573 nm nel dominio di dimensione finita con N = 15. N è il numero di fori d'aria lungo la direzione verticale (o orizzontale). b Distribuzioni topologiche di carica in FT(Hz) prima della fusione (a sinistra), pre-fusione (al centro), e fusione (a destra). FT indica la trasformazione spaziale di Fourier. Il cerchio bianco di 7° indica il primo campo minimo. c Rappresentazioni schematiche della perdita radiativa nei tre casi corrispondenti a b. d Fattore di radiazione calcolato, definito come |FT(Hz)/Q | , per a = 568, 573, 576, e 578 nm. L'area scura più grande si ottiene alla pre-fusione di a = 573 nm. e I valori del fattore di radiazione inverso tracciati in funzione della costante reticolare per N = 15 (nero) e N = 21 (viola). La linea tratteggiata rossa verticale indica il punto di fusione nel dominio di dimensione infinita. f Fattore Q radiativo per N = 15 in funzione della costante reticolare, calcolato dalla simulazione FDTD. Credito:DOI:10.1038/s41467-021-24502-0
I fisici dell'Australian National University (ANU) hanno sviluppato laser microscopici estremamente potenti che sono persino più piccoli della lunghezza d'onda della luce che producono.
I cosiddetti "nanolaser" hanno un'enorme varietà di funzioni mediche, chirurgico, usi industriali e militari, coprendo tutto, dalla depilazione alle stampanti laser e alla sorveglianza notturna.
Secondo il ricercatore capo, il professor Yuri Kivshar, i nanolaser sviluppati dal suo team promettono di essere ancora più potenti dei laser esistenti, consentendo loro di essere utili in dispositivi su piccola scala.
"Possono anche essere integrati su un chip, " Egli ha detto.
"Per esempio, possono essere montati direttamente sulla punta di una fibra ottica per alleggerire o operare in un punto particolare all'interno di un corpo umano.
"Questa tecnologia utilizza la luce laser al posto dell'elettronica, un approccio chiamato fotonica. È emozionante vedere come questo può essere realizzato nei dispositivi pratici di tutti i giorni, come i cellulari".
La squadra del professor Kivshar ha usato un trucco intelligente per modificare i laser convenzionali, che tradizionalmente comprendono una qualche forma di dispositivo di amplificazione della luce posto tra due specchi. Mentre la luce rimbalza avanti e indietro tra i due specchi, diventa sempre più luminosa.
Al posto degli specchi, il team di ricerca ha creato un dispositivo che funziona come cuffie "inside-out" con cancellazione del rumore e che intrappola l'energia e ne impedisce la fuoriuscita. L'energia luminosa intrappolata si accumula in un forte, laser ben sagomato.
Questo trucco supera una nota sfida dei nanolaser:la dispersione di energia.
Per fabbricare il laser, il team ha collaborato con il professor Hong-Gyu Park e il suo gruppo alla Korea University.
I ricercatori affermano che l'efficienza del dispositivo era elevata:era necessaria solo una piccola quantità di energia per far brillare il laser, con una soglia circa 50 volte inferiore rispetto a qualsiasi nanolaser e raggio stretto precedentemente riportato.
Il professor Kivshar ha affermato che il nuovo laser si basa su una scoperta della meccanica quantistica fatta quasi 100 anni fa.
"Questa soluzione matematica è stata pubblicata da Wigner e von Neumann nel 1929, in un articolo che all'epoca sembrava molto strano - non è stato spiegato per molti anni, "Ha detto il professor Kivshar.
"Ora questa scoperta centenaria sta guidando la tecnologia di domani".
La ricerca è riportata in Comunicazioni sulla natura .
