Iseseisev{0}}organiseerumine viitab kollektiivsele resonantsi nähtusele, kus üksikud elemendid paiknevad spontaanselt sisemiste interaktsioonide kaudu järjestatud mustriteks. Traditsiooniliste pooljuhtlaserite õõnsuste kaootiline mitmerežiimiline sünkroniseerimine piirab aga nende jõudlust praktilistes rakendustes. Topoloogiline fotoonika, mis pärineb kondenseerunud aine füüsika topoloogiliste olekute teooriast, kasutab fotooniliste kristallide ribastruktuuri kirjeldamiseks "topoloogilisi invariante". See lähenemine pakub uudset paradigmat tugevate, ühesuunaliste ja väga lokaliseeritud fotooniliste olekute konstrueerimiseks.
Hiljuti avaldas Hiina Teaduste Akadeemia pooljuhtide instituudi akadeemik Zheng Wanhua juhitud meeskond murrangulise töö ajakirjas Laser & Photonics Reviews. Nad jälgisid edukalt iseorganiseerunud laseremissiooni, mis põhines delokaliseeritud topoloogiliste servade olekutel, saavutades suure-skaala suure-koherentsusega laserväljundi. See läbimurre lahendab täpselt traditsiooniliste laserite põhivastuolu-suure võimsuse ja suure koherentsuse vastastikuse piirangu. -kompromiss-, mis on sageli tingitud tavaseadmete füüsilistest piirangutest. Kasutades iseorganiseeruvat sünkroonimismehhanismi, mida toetavad delokaliseeritud topoloogilised servaolekud ja mitte{10}}hermiitne modulatsioon, säilitab see uurimus nii topoloogilise kaitse kui ka iseorganiseerumise suure sidususe eelise. Samal ajal laiendab see ümberpaigutamise kaudu energia jaotust, moodustades lõpuks uuendusliku tehnilise lahenduse, mis optimeerib sünergiliselt "võimsuse sidusust".
Joonis 1 Iseseisva-topoloogilise laserväljundi ja põhiprintsiipide skeem
Alustades klassikalisest ühe-dimensioonilisest topoloogilisest Su-Schrieffer-Heegeri (SSH) mudelist, kasutas uurimisrühm struktuuri kiraalse sümmeetriakaitset, et moduleerida sidestustugevusi SSH-võre sees, saavutades topoloogiliste servaseisundite delokaliseeritud jaotuse reaalses ruumis. Samal ajal säilitavad delokaliseeritud topoloogilised servaolekud mitte--hermiitliku modulatsiooni kaudu, mis põhineb mustrilistel elektroodstruktuuridel, ebakorrapäraste taustade üle, avaldades ainulaadseid iseorganiseeruvaid mustreid. Võrreldes samaväärse skaala fotoonkristalllaseritega, on sellel topoloogilisel laseril suurem ruumiline koherentsus, mille tulemuseks on madalamad läved, stabiilsemad ruumilised väljundrežiimid ja suurem täppide kontrastsus. Lisaks laiendab see topoloogiliste servaolekute ruumilise jaotuse skaalat ja sisaldab faasinihke sidureid, et suurendada väljundi optilise võimsuse tihedust.
Joonis 2 Delokaliseeritud topoloogiliste servaseisundite skemaatiline kujundus
Joonis 3 Topoloogilise laseri võrdlus fotoonkristallide katsetega samaväärses skaalas
See lähenemine mitte ainult ei mitmekesista topoloogiliste laserite tehnilisi teid, vaid ühtib ka integreeritud fotoonkiipide ja suure jõudlusega{0}}optiliste emitteritega läbiva topoloogilise fotoonika trendiga, edendades veelgi topoloogilise füüsika praktilist rakendamist fotoonikas. Leiud pealkirjaga "Mitte-hermiitliku manipuleerimise ja kiraalse sümmeetriaga võimaldatud delokaliseeritud oleku iseorganiseeritud laserimine" avaldati Laser & Photonics Reviews (DOI: 10.1002/lpor.202501772). Järeldoktor Chen Jingxuan ja doktorant Tang Chenyan Hiina Teaduste Akadeemia Pooljuhtide Instituudist on kaas-esimesed autorid. Noor teadlane Wang Mingjin ja akadeemik Zheng Wanhua on vastavad autorid{9}.
