Hiljuti demonstreeris Nankai ülikooli füüsikateaduste kooli professorite Zhang Xinzhengi, Chen Zhigangi ja Xu Jingjuni meeskond koostöös Sloveenia Stefani instituudi professori Irena Drevenšek Olenikiga esimest korda ümmarguse polarisatsiooniga painduvat topoloogilist kõrget vertikaalset CS-pinda EL{0} laseri muundamise efektiivsus. Uurimistulemused pealkirjaga "Pehme-Mater-Based Topological Vertical Cavity Surface Emitting Lasers" avaldati ajakirjas Light: Science & Applications ja valiti teise numbri kaaneartikliks.
See topoloogiline VCSEL põhineb ühe{0}}dimensioonilisel optilisel ülivõrestruktuuril, mis koosneb polümeersest kolesteroolist vedelkristallkile (PCLC) spin{1}}, mis on kaetud fluorestseeruva võimendusmeediumiga ja müügil olevast Mylari kilest. Supervõres on moduleeritud potentsiaalikaev, mis rikub inversioonisümmeetriat, analoogselt Semenovi isolaatorite ja kvantoru Halli efektiga kahe-sünteetilises parameetriruumis. Need näitavad, et see topoloogiline VCSEL säilitab suurepärase ühemoodilise{5}}laseerkiirguse väikese pumba võimsuse juures. Nimelt pakub see õhukese{7}kile topoloogiline VCSEL äärmiselt madalaid tootmiskulusid, ei vaja keerulisi tootmistehnikaid, seda saab hõlpsasti integreerida mis tahes kujuga aluspindadele ning säilitab soovitud laseri omadused ja kiire juhtimise võime isegi pärast mitut painutust.
Seoses optilise infotehnoloogia pideva arenguga ning kasvava nõudlusega miniaturiseerimise, kerge disaini ja fotoonkiipide integreerimise järele on kiiplaserite väljatöötamine pälvinud üha suuremat tähelepanu. Praegused kiiplaserid seisavad aga silmitsi suurte väljakutsetega, sealhulgas madal väljundvõimsus ja halb stabiilsus. Topoloogiliselt kaitstud laserid pakuvad tõhusat disainilahendust, et saavutada kiiplaserite kõrge stabiilsus ja madal lävi. Kuid pooljuhtmaterjalidega piiratud, nõuab enamiku topoloogiliste VCSEL-ide valmistamine praegu keerulisi ja täpseid protsesse. Nende laserlainepikkused piirduvad peamiselt lähi-infrapunaribaga ja neil on fikseeritud geomeetria, mis ei ole võimeline suunama kiirt. Seetõttu on pehmete ainetega materjale ja uudseid põhimõtteid kasutavate mehaaniliselt paindlike, polarisatsiooni{10}}säilivate ja kergete{11}}kiibil olevate topoloogiliste VCSEL-ide madalal-kulul väljatöötamisel oluline teoreetiline ja praktiline väärtus.
Ühemõõtmeliste painduvate optiliste supervõrede ehituspõhimõte ja sünteesiparameetrite ruum{0}}
Uurimistöö käigus virnas töörühm esmalt kahe erineva paksusega Mylari kiled PCLC õhukeste kiledega, et moodustada ühe-dimensioonilise optilise supervõre struktuuri, mis rikub ruumilise inversiooni sümmeetria. Võttes kasutusele sidestuskoefitsiendi modulatsiooni sünteetilise parameetriruumi konstrueerimiseks, selgitasid nad hetero-saidipotentsiaaliga supervõrede topoloogiliste omaduste erinevust, mis on analoogne kvantoru Halli efektiga kahe-dimensioonilises kuusnurkses võres. Seejärel ühendasid nad topoloogiliselt kaitstud liidese olekute genereerimiseks erinevate topoloogiliste omadustega AB ja BA supervõred, -üks neist oli võrdse sidestuse ja teine hetero-saidipotentsiaaliga-. Nendel liidese olekutel on ribalaiuse piires kõrge lokaliseerimine ja need on vastupidavad struktuurihäiretele, pakkudes ideaalset optilise õõnsuse režiimi laservõnkumiseks. Eksperimentaalselt valmistas meeskond 17-kihilise painduva laserseadme, kattides tsentrifuugimise{11}}võimendusvärvi PM597 PCLC õhukese kile pinnale. Lainepikkusel 532 nm impulsslaserpumpamisel saavutas seade vasakpoolse-ringpolariseeritud topoloogilise laseri väljundi lainepikkusel 575,4 nm nii madala lävega kui 0,47 μJ (1,5 mW·cm⁻²), mille kalde efektiivsus oli 4,0%. Laserkiirel on suurepärane suunatavus ning selle ruumiline jaotus on väga kooskõlas pumba täpi kujuga, näidates võimalikke rakendusi pildi edastamisel ja kuvamisel. Peale selle, fikseerides pumba laseri suuna, painutades ja liigutades kilet alt üles, valgustas pumba tuli proovi viit erinevat piirkonda (I-V), pannes kiiratava laseri liikuma järjestikku optilise ekraani alt üles. VCSEL-kile kõverusraadiuse reguleerimine reguleerib veelgi kiiret juhtimisnurka. See omadus võimaldab topoloogilisel VCSEL-il kiirata laservalgust mitme nurga all ilma laserseadet pööramata. Eelkõige on topoloogiline VCSEL termiline stabiilsus, säilitades oma esialgse laseri jõudluse isegi pärast pikaajalist pumpamist. Need omadused võimaldavad integreerida erinevate kantavate fotoonseadmetega selliste rakenduste jaoks nagu kantavad kuvarid, elektrooniline võltsimisvastane{27}}ja laserskaneerimine.
Paindliku topoloogilise VCSEL-i rakenduse demonstratsioon
See töö viidi läbi peamiselt Nankai ülikoolis. Järeldoktor Wang Yu ja Nankai ülikooli professor Xia Shiqi on kaas-esimesed autorid, samas kui professorid Zhang Xinzheng, Chen Zhigang ja Xu Jingjun on vastavad autorid. Uuringut toetasid Hiina riiklik teadus- ja arendustegevuse põhiprogramm, Hiina riiklik loodusteaduste sihtasutus, Tianjini loodusteaduste fondi võtmeprojekt, Hiina järeldoktorantuuri teadusfond ja Sloveenia teadusagentuur.
Tõlgitud saidiga DeepL.com (tasuta versioon)
