นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนพัฒนาออปติคัลคริสตัลที่บางเฉียบและประหยัดพลังงาน

คริสตัลออปติคอลสามารถแปลงความถี่ ขยายพาราเมตริก มอดูเลตสัญญาณ และฟังก์ชันอื่นๆ ได้ คือ "หัวใจ" ของเทคโนโลยีเลเซอร์ หลังจากหลายปีของการวิจัย ทีมงานมหาวิทยาลัยปักกิ่งได้หยิบยกทฤษฎีคริสตัลออปติกใหม่ขึ้นมาอย่างสร้างสรรค์ และการประยุกต์ใช้โบรอนไนไตรด์ที่เป็นวัสดุองค์ประกอบแสงเป็นครั้งแรกเพื่อเตรียม...
คริสตัลออปติคอลสามารถแปลงความถี่ ขยายพาราเมตริก มอดูเลตสัญญาณ และฟังก์ชันอื่นๆ ได้ คือ "หัวใจ" ของเทคโนโลยีเลเซอร์ หลังจากหลายปีของการวิจัย ทีมงานมหาวิทยาลัยปักกิ่งได้หยิบยกทฤษฎีคริสตัลออพติคอลใหม่ขึ้นมาอย่างสร้างสรรค์ และใช้โบรอนไนไตรด์ที่เป็นวัสดุองค์ประกอบแสงเพื่อเตรียมคริสตัลออปติคอลที่บางเฉียบและประสิทธิภาพสูง "corner rhombic boron nitride" (เรียกสั้น ๆ ว่า TBN) สำหรับ ครั้งแรกซึ่งวางรากฐานทางทฤษฎีและวัสดุสำหรับเทคโนโลยีเลเซอร์รุ่นใหม่ ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ซึ่งเป็นวารสารฟิสิกส์ชั้นนำ
Wang Engo นักวิชาการของ Chinese Academy of Sciences และศาสตราจารย์ประจำคณะฟิสิกส์มหาวิทยาลัยปักกิ่ง กล่าวในการสัมภาษณ์พิเศษกับสำนักข่าว Xinhua ว่า ความสำเร็จนี้ไม่เพียงแต่เป็นความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ในทฤษฎีคริสตัลออปติกของจีนเท่านั้น ซึ่งเปิดสาขาใหม่ ในการเตรียมผลึกแสงโดยใช้วัสดุฟิล์มบางสองมิติที่มีองค์ประกอบแสง แต่ยังเตรียม TBN ด้วยความหนาเพียงไมโครเมตรเท่านั้น ซึ่งเป็นคริสตัลออปติกที่บางที่สุดในโลกที่รู้จักจนถึงปัจจุบัน และประสิทธิภาพการใช้พลังงานอยู่ที่ 100 ถึง 10,{{ สูงกว่าคริสตัลธรรมดาที่มีความหนาเท่ากันถึง 4}} ล้านเท่า ประสิทธิภาพการใช้พลังงานคือ 100 ถึง 10 000 สูงกว่าคริสตัลทั่วไปที่มีความหนาเท่ากัน
เฟสเป็นหน่วยเมตริกที่อธิบายการเปลี่ยนแปลงในรูปคลื่นของคลื่นแสง เมื่อคลื่นแสงในคริสตัลมีเฟสตรงกันและเป็นขั้น จะสามารถส่งออกเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพและกำลังในอุดมคติได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากข้อจำกัดของแบบจำลองทางทฤษฎีและระบบวัสดุแบบดั้งเดิม คริสตัลที่มีอยู่จึงเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการการพัฒนาของการย่อขนาด การบูรณาการในระดับสูง และการทำงานของเลเซอร์
ด้วยเหตุนี้ ศาสตราจารย์ Liu Kaihui ผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์สสารควบแน่นและฟิสิกส์วัสดุที่ School of Physics มหาวิทยาลัยปักกิ่ง และรองผู้อำนวยการแพลตฟอร์มข้ามวัสดุควอนตัมองค์ประกอบแสงที่ Huairou Comprehensive National Science Center ในกรุงปักกิ่ง ร่วมกับ Wang Engo นำทีมนักวิจัยเสนอ "ทฤษฎีการจับคู่เฟสมุม" ใหม่ ทีมงานพบว่าโดยการซ้อนวัสดุโบรอนไนไตรด์ เช่น "บล็อคก่อสร้าง" แล้ว "หมุน" พวกมันไปในมุมพิเศษ เฟสของคลื่นแสงต่างๆ ก็สามารถมาบรรจบกันจนกลายเป็นคริสตัลออพติคอลประสิทธิภาพสูง TBN
"หากเลเซอร์ที่สร้างขึ้นในคริสตัลถือเป็นทีม การใช้วิธี 'เข้าโค้ง' สามารถทำให้สมาชิกทุกคนในทิศทางและจังหวะมีการประสานงานกันสูง คุณสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของเลเซอร์ได้" Liu Kaihui กล่าวว่า TBN มีความหนาเพียง 1 ถึง 10 ไมครอน ซึ่งเทียบเท่ากับหนึ่งในสามสิบของความหนาของกระดาษ A4 ธรรมดา ในขณะที่ความหนาของผลึกแสงในปัจจุบันส่วนใหญ่จะอยู่ที่ระดับมิลลิเมตรหรือเซนติเมตร
"คริสตัลออพติคัลเป็นรากฐานสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์" ด้วยขนาดที่บางเฉียบ ความสามารถในการบูรณาการที่ยอดเยี่ยม และฟังก์ชันใหม่ล่าสุด คาดว่า TBN จะทำให้เกิดความก้าวหน้าในการใช้งานใหม่ๆ ในอนาคตในสาขาต่างๆ เช่น แหล่งกำเนิดแสงควอนตัม ชิปโฟโตนิก และปัญญาประดิษฐ์ Wang Engo กล่าว