Yn ddiweddar, mae tîm o dan arweiniad yr Athro Zhang Xinzheng, Chen Zhigang, a Xu Jingjun o Ysgol y Gwyddorau Ffisegol ym Mhrifysgol Nankai, mewn cydweithrediad â'r Athro Irena Drevenšek Olenik o Sefydliad Stefan yn Slofenia, wedi dangos am y tro cyntaf am y tro cyntaf, fertigol, hyblyg wedi'i bolaru'n gylchol, topolegol -arwynebedd gosod laser{{0}elVC. Cyhoeddwyd canfyddiadau'r ymchwil, o'r enw "Meddal-Mater-Laserau Allyrru Wyneb Ceudod Fertigol Seiliedig ar Dopolegol", yn Light: Science & Applications a'u dewis fel yr erthygl glawr ar gyfer yr ail rifyn.
Mae'r VCSEL topolegol hwn yn seiliedig ar strwythur uwchlattice optegol un dimensiwn sy'n cynnwys troelliad ffilm crisial hylif colesterig (PCLC) polymer- wedi'i orchuddio â chyfrwng cynnydd fflwroleuol a ffilm Mylar fasnachol. Mae'r uwchlattice yn cynnwys ffynnon botensial wedi'i modiwleiddio sy'n torri cymesuredd gwrthdroadol, sy'n cyfateb i ynysyddion Semenov ac effaith Neuadd Cwm cwantwm mewn gofod paramedr synthetig dau ddimensiwn. Maent yn dangos bod y VCSEL topolegol hwn yn cynnal allyriadau laser un modd rhagorol ar bwerau pwmp isel. Yn nodedig, mae'r VCSEL topolegol ffilm tenau hwn yn cynnig costau cynhyrchu hynod o isel, nid oes angen unrhyw dechnegau gwneuthuriad cymhleth, gellir ei integreiddio'n hawdd i swbstradau o unrhyw siâp, ac mae'n cadw ei nodweddion laser dymunol a'i allu llywio trawst hyd yn oed ar ôl troadau lluosog.
Gyda datblygiad parhaus technoleg gwybodaeth optegol a'r galw cynyddol am finiatureiddio, dylunio ysgafn, ac integreiddio mewn sglodion ffotonig, mae datblygiad laserau sglodion ar- wedi denu sylw cynyddol. Fodd bynnag, mae laserau sglodion cyfredol yn dal i wynebu heriau sylweddol, gan gynnwys pŵer allbwn isel a sefydlogrwydd gwael. Mae laserau a warchodir yn dopolegol yn cynnig dull dylunio effeithiol i gyflawni sefydlogrwydd uchel a throthwy isel ar-lasers sglodion. Fodd bynnag, wedi'i gyfyngu gan ddeunyddiau lled-ddargludyddion, ar hyn o bryd mae angen prosesau cymhleth a manwl gywir i wneud y rhan fwyaf o VCSELs topolegol. Mae eu tonfeddi laser wedi'u cyfyngu'n bennaf i'r band isgoch agos, ac mae ganddynt geometregau sefydlog na allant lywio trawst trosiadol. Felly, mae gwerth damcaniaethol ac ymarferol sylweddol yn perthyn i ddatblygiad cost-isel o hyblyg fecanyddol, polareiddio-cynnal, ac ysgafn ar-sglodion topolegol VCSELs gan ddefnyddio deunyddiau mater meddal ac egwyddorion newydd.
Egwyddor Adeiladu Sylfaenol a Gofod Paramedr Synthesis o Un -Superlattices Optegol Hyblyg Dimensiwn
Yn ystod yr ymchwil, pentyrrodd y tîm ffilmiau Mylar o ddau drwch gwahanol am y tro cyntaf gyda ffilmiau tenau PCLC i ffurfio un-strwythur uwchlattice optegol deuaidd un dimensiwn sy'n torri cymesuredd gwrthdroad gofodol. Trwy gyflwyno modiwleiddio cyfernod cyplu i adeiladu gofod paramedr synthetig, fe wnaethon nhw egluro'r gwahaniaeth mewn priodweddau topolegol rhwng uwchlattigau AB a BA gyda photensial safle hetero, sy'n cyfateb i effaith Neuadd y dyffryn cwantwm mewn dellten hecsagonol dau ddimensiwn. Yn dilyn hynny, fe wnaethant ymuno ag uwchlatticau AB a BA gyda phriodweddau topolegol gwahanol-un yn cynnwys cyplu cyfartal a'r llall â hetero-potensial safle-i gynhyrchu cyflyrau rhyngwyneb a warchodir yn dopolegol. Mae'r cyflyrau rhyngwyneb hyn yn arddangos lleoleiddiad uchel o fewn y bandgap ac yn dangos cadernid yn erbyn anhwylder strwythurol, gan ddarparu modd ceudod optegol delfrydol ar gyfer osciliad laser. Yn arbrofol, gwnaeth y tîm ddyfais laser hyblyg gyda 17 haen trwy sbin-gan orchuddio'r llifyn cynnydd PM597 ar arwyneb ffilm tenau PCLC. O dan bwmpio laser pwls 532 nm, cyflawnodd y ddyfais allbwn laser topolegol wedi'i bolaru'n gylchol i'r chwith ar 575.4 nm gyda throthwy mor isel â 0.47 μJ (1.5 mW·cm⁻²), gan arddangos effeithlonrwydd llethr o 4.0%. Mae'r pelydr laser yn dangos cyfeiriadedd rhagorol, gyda'i ddosbarthiad gofodol yn gyson iawn â siâp y sbot pwmp, gan ddangos cymwysiadau posibl wrth drosglwyddo ac arddangos delweddau. Ar ben hynny, trwy osod cyfeiriad laser y pwmp wrth blygu a symud y ffilm o'r gwaelod i'r brig, goleuodd y golau pwmp bum rhanbarth gwahanol (I- V) o'r sampl, gan achosi i'r laser a allyrrir symud yn ddilyniannol o'r gwaelod i'r brig ar y sgrin optegol. Mae addasu radiws crymedd y ffilm VCSEL yn rheoli ongl llywio trawst ymhellach. Mae'r eiddo hwn yn galluogi'r VCSEL topolegol i allyrru golau laser ar onglau lluosog heb gylchdroi'r ddyfais laser. Yn nodedig, mae'r VCSEL topolegol yn arddangos sefydlogrwydd thermol, gan gynnal ei berfformiad laser gwreiddiol hyd yn oed ar ôl pwmpio hirfaith. Mae'r nodweddion hyn yn galluogi integreiddio â dyfeisiau ffotonig gwisgadwy amrywiol ar gyfer cymwysiadau megis arddangosiadau gwisgadwy, gwrth-ffugio electronig, a sganio â laser.
Arddangosiad cymhwyso VCSEL topolegol hyblyg
Cynhaliwyd y gwaith hwn yn bennaf ym Mhrifysgol Nankai. Yr ymchwilydd ôl-ddoethurol Wang Yu a'r Athro Xia Shiqi o Brifysgol Nankai yw'r cyd-awduron cyntaf, a'r Athrawon Zhang Xinzheng, Chen Zhigang, a Xu Jingjun yw'r awduron cyfatebol. Derbyniodd yr ymchwil gefnogaeth gan Raglen Ymchwil a Datblygu Allweddol Genedlaethol Tsieina, Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina, Prosiect Allweddol Sefydliad Gwyddoniaeth Naturiol Tianjin, Sefydliad Gwyddoniaeth Ôl-ddoethurol Tsieina, ac Asiantaeth Ymchwil Slofenia.
Cyfieithwyd gyda DeepL.com (fersiwn am ddim)
