Un team di ricercatori cinesi ha utilizzato una nuova teoria per inventare un nuovo tipo di cristallo ottico ultrasottile ad alta efficienza energetica, gettando le basi per la tecnologia laser di prossima generazione.
Il professor Wang Enge della Facoltà di Fisica dell'Università di Pechino, ha recentemente dichiarato a Xinhua che il nitruro di boro twist (TBN) prodotto dal team, con uno spessore di un micron, è il cristallo ottico più sottile attualmente conosciuto al mondo. Rispetto ai cristalli tradizionali dello stesso spessore, la sua efficienza energetica è aumentata da 100 a 10.000 volte.
Wang, anch'egli accademico dell'Accademia cinese delle scienze, ha affermato che questo risultato è un'innovazione originale della Cina nella teoria dei cristalli ottici e ha creato un nuovo campo per la produzione di cristalli ottici con materiali bidimensionali a film sottile di elementi leggeri. /P>
I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Physical Review Letters .
Il laser è una delle tecnologie alla base della società dell'informazione. I cristalli ottici possono realizzare le funzioni di conversione di frequenza, amplificazione parametrica e modulazione del segnale, solo per citarne alcune, e sono le parti fondamentali dei dispositivi laser.
Negli ultimi 60 anni, la ricerca e lo sviluppo dei cristalli ottici sono stati guidati principalmente da due teorie di corrispondenza di fase proposte da scienziati negli Stati Uniti.
Tuttavia, a causa delle limitazioni dei modelli teorici tradizionali e dei sistemi materiali, i cristalli esistenti hanno faticato a soddisfare i requisiti futuri per lo sviluppo di dispositivi laser, come miniaturizzazione, elevata integrazione e funzionalizzazione. Lo sviluppo della tecnologia laser di nuova generazione richiede innovazioni nella teoria e nei materiali dei cristalli ottici.
Wang Enge e il Prof. Liu Kaihui, direttore dell'Istituto di fisica della materia e dei materiali, Scuola di fisica dell'Università di Pechino, hanno guidato il team a sviluppare la teoria dell'abbinamento di fase twist, la terza teoria dell'abbinamento di fase basata sulla luce- sistema di materiali degli elementi.
"Il laser generato dai cristalli ottici può essere visto come una colonna di individui in marcia. Il meccanismo di rotazione può rendere la direzione e il ritmo di ognuno altamente coordinati, migliorando notevolmente l'efficienza di conversione dell'energia del laser", ha spiegato Liu, che è anche vicedirettore del Istituto interdisciplinare di materiali quantistici degli elementi leggeri presso il Centro scientifico nazionale globale Huairou di Pechino.
La ricerca ha aperto un modello di progettazione e un sistema di materiali completamente nuovi e ha realizzato l'innovazione originale dell'intera catena, dalla teoria dell'ottica di base alla scienza e tecnologia dei materiali, ha affermato.
"Lo spessore del cristallo TBN varia da 1 a 10 micron. Lo spessore dei cristalli ottici che conoscevamo prima è per lo più al livello di un millimetro o addirittura di un centimetro", ha aggiunto Liu.
La tecnologia di produzione TBN sta ora richiedendo brevetti negli Stati Uniti, in Gran Bretagna, in Giappone e in altri paesi. Il team ha realizzato un prototipo laser TBN e sta sviluppando una tecnologia laser di nuova generazione con le aziende.
"Il cristallo ottico è la pietra angolare dello sviluppo della tecnologia laser e il futuro della tecnologia laser è determinato dalla teoria della progettazione e dalla tecnologia di produzione dei cristalli ottici", ha affermato Wang.
Con dimensioni ultrasottili, eccellente potenziale di integrazione e nuove funzioni, secondo Wang si prevede che il cristallo TBN raggiungerà nuove scoperte applicative nelle sorgenti di luce quantistica, nei chip fotonici, nell'intelligenza artificiale e in altri campi in futuro.
Ulteriori informazioni: Hao Hong et al, Twist Phase Matching in materiali bidimensionali, lettere di revisione fisica (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.233801. Su arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2305.11511
Informazioni sul giornale: Lettere di revisione fisica , arXiv
Fornito dall'Università di Pechino
