Створено перший у своєму роді "топологічний лазер", світло якого здатний огинати кути і дефекти

Feb 27 8:00 2020 Друк цієї статті

Це досягнення дозволить поліпшити процеси виготовлення потужних промислових лазерів, які потребують екстремальних умов і високої точності, адже поява навіть самого дрібного дефекту призводить до появи технологічного шлюбу.

"У кожній партії виготовлених лазерних пристроїв завжди присутня деяка частина, яка здатна випромінювати світло з-за дефектів, що виникли під час провадження" - розповідає професор Ци Ван Цзе (Qi Jie Wang), - "Саме тому ми зосередилися на вивченні топологічних властивостей світла і його топологічних станах, які більш стабільні, ніж звичайні світлові хвилі".

Для отримання топологічного стану світла вчені розробили спеціальний "долинний" фотонний кристал (valley photonic crystal), який є оптичним аналогом двовимірних електронних топологічних ізоляторів. Конструкція фотонного кристала являє собою пластину з напівпровідникового матеріалу, в якій витравлені шестикутні отвори, при цьому, ці отвори розташовуються строго в вузлах компактної трикутної решітки. Топологічні стану світла циркулюють по трикутної "петлі", вписаної в 1.2-мм окружність, яка діє, як оптичний резонатор для накопичення енергії, необхідної для формування променя лазерного світла.

"Світло циркулює в петлі, обходячи гострі вершини трикутника, не спотворюючи і не розсіюючись при цьому. Все це відбувається лише завдяки деяким унікальним властивостям та особливостям топологічних станів світла" - розповідає професор І Дун Чун (Dong Yi Chong), теоретичний фізик з Сінгапуру, - "Звичайні світлові хвилі будуть зруйновані, зіткнувшись з такими кутами, що робить неможливим їх безперервну циркуляцію по резонатора такої складної форми".

Цікавою особливістю нового топологічного лазера є те, що випромінюється ним світ знаходиться в терагерцевому діапазоні, між мікрохвильової та інфрачервоної областей електромагнітного спектра. І, як ми вже неодноразово розповідали на сторінках нашого сайту, терагерцовое випромінювання має величезний потенціал для його використання в технологіях спеціалізованої зйомки, діагностиці захворювань, дистанційному виявленні прихованих предметів і комунікаціях.

"Топологічний лазер є яскравим прикладом простого практичного електронного пристрою, в якому втілені результати теоретичних досліджень і найскладніших досліджень фундаментального фізичного явища" - розповідає Джайлс Девіс (Giles Davies), професор з університету Лідса, - "І ми сподіваємося, що результати наших досліджень дозволять у майбутньому як поліпшити технології виробництва лазерних систем, так і поліпшити ефективність і інші характеристики цих же самих систем".