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科学家首次利用拓扑光子学创造激光束,性能出乎意料的优秀
王强 2018-02-04
导语

“大多数物理学家怀疑拓扑光子学会和激光产生兼容,从而导致发射不了激光,但事实上,这些系统通常比我们现有的系统更容易工作。”

激光与原子能、半导体、计算机共同被视为20世纪的现代四项发明,激光技术就是一项用光或放电等强能量激发特定的物质而产生光的技术,它应用于机械、航空、电子等多项领域。

目前,光纤激光器是最为广泛应用的一种激光器。根据预测,全球光纤激光器的销售额将由 2017年的 15.90 亿美元增加到 2020 年的 25.00 亿美元,年复合增长率为 16.28%。随着激光器的急速发展,相应的,各国在激光技术上的研究也从未停止过。

在最新的研究中,以色列海法Technion研究所的Mordechai Segev及其团队基于拓扑光子学创造了一个激光束,且其中的光波是同相的。这就意味着该技术的能量损耗将会更低,即激光发射效率更高。

实验中,研究团队将一系列圆形通道蚀刻到半导体材料芯片的表面,并从芯片上方将红外光投射到该结构上,这些圆形通道精确捕获特定波长的光波,然后使光波从一个环路移动到下一个环路,以形成光子系统。

但是在光子系统中,波传播的方向是可逆的,这样会导致能量损耗。去年,在加利福尼亚大学BoubacarKanté的研究中,他采用磁场来限制波的传播来解决这个问题;与之不同的是,此次Segev采用的是,圆形通道的不对称设计,该设计本身就会优先筛选波的一个方向的传播,这样不但避免了能量损耗的问题,还使得循环光脉冲被增强或放大。

两种方法有着本质的区别,虽然BoubacarKanté的方法形成了激光束,但是利用磁场对其进行限制或多或少对激光束的发射能量进行了削弱,而Segev的改进则要巧妙得多。

对此,Segev说道:“这要得益于拓扑保护,该系统完美的告诉我们不完美的恰恰是最稳定的。”

大多数物理学家怀疑拓扑光子学会和激光产生兼容,从而导致发射不了激光,但事实上,这些系统通常比我们现有的系统更容易工作。

文章链接:

1、Gal Harari, et al, "Topological insulator laser: Theory," Science  01 Feb 2018:eaar4003, DOI: 10.1126/science.aar4003

2、Miguel A. Bandres, et al, "Topological insulator laser: Experiments," Science  01 Feb 2018:eaar4005, DOI: 10.1126/science.aar4005

(本文来源:镁客网;)

【亿科创新伙伴推广计划】北京镭志威(Laserwave)光电技术有限公司

公司创始人为智库专家谭成桥先生,e科网专题报道《我的创业之路:镭志威光电与激光器的不解之缘

北京镭志威光电技术有限公司,镭志威即“Laserwave”的中文直译,公司正式成立于2007年,位于北京市朝阳区中关村电子城创新产业园,面积1200平米,公司获得多项发明专利,通过ISO质量体系认证,现有员工32人,其中技术10人,技术团队主要是由激光,光学设计,电源,结构设计人员组成,集激光器的研发,生产,销售为一体的高新技术企业。

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除激光产品以外, 还有激光防护眼镜,光学平台产品,激光软件等产品。同时北京镭志威为国外多家知名品牌国内代理商,德国Neolase,为LOGO系统提供激光放大器,是知名的皮秒及放大器生产厂家;英国Uniklasers, 为知名单纵模激光器生产厂家,产品包含266nm、320nm、349nm、355nm、442nm、532nm、640nm、698nm、1064nm等众多波长,部分波长为全球独家产品。

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作者 王强

硕士研究生

西北工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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