Un equipo de investigadores chinos utilizó una teoría novedosa para inventar un nuevo tipo de cristal óptico ultrafino con alta eficiencia energética, sentando las bases para la tecnología láser de próxima generación.
El profesor Wang Enge de la Facultad de Física de la Universidad de Pekín, dijo recientemente a Xinhua que el nitruro de boro retorcido (TBN) fabricado por el equipo, con un espesor de micras, es el cristal óptico más delgado conocido actualmente en el mundo. En comparación con los cristales tradicionales del mismo espesor, su eficiencia energética aumenta entre 100 y 10.000 veces.
Wang, también académico de la Academia de Ciencias de China, dijo que este logro es una innovación original de China en la teoría de los cristales ópticos y ha creado un nuevo campo para la fabricación de cristales ópticos con materiales bidimensionales de película delgada de elementos ligeros. /P>
Los hallazgos de la investigación se publicaron recientemente en la revista Physical Review Letters. .
El láser es una de las tecnologías subyacentes de la sociedad de la información. Los cristales ópticos pueden realizar las funciones de conversión de frecuencia, amplificación paramétrica y modulación de señal, por nombrar algunas, y son las partes clave de los dispositivos láser.
En los últimos 60 años, la investigación y el desarrollo de cristales ópticos se han guiado principalmente por dos teorías de coincidencia de fases propuestas por científicos de Estados Unidos.
Sin embargo, debido a las limitaciones de los modelos teóricos y los sistemas de materiales tradicionales, los cristales existentes han tenido dificultades para cumplir con los requisitos futuros para el desarrollo de dispositivos láser, como la miniaturización, la alta integración y la funcionalización. El desarrollo de la tecnología láser de nueva generación necesita avances en la teoría y los materiales de los cristales ópticos.
Wang Enge y el profesor Liu Kaihui, director del Instituto de Materia Condensada y Física de Materiales de la Facultad de Física de la Universidad de Pekín, dirigieron el equipo para desarrollar la teoría de coincidencia de fases de torsión, la teoría de coincidencia de fases de tercera basada en la luz. elemento material sistema.
"El láser generado por cristales ópticos puede verse como una columna de individuos en marcha. El mecanismo de giro puede hacer que la dirección y el ritmo de todos estén altamente coordinados, mejorando en gran medida la eficiencia de conversión de energía del láser", explicó Liu, quien también es subdirector del Instituto Interdisciplinario de Materiales Cuánticos de Elementos Luminosos en el Centro Nacional de Ciencias Integrales Huairou de Beijing.
La investigación ha abierto un modelo de diseño y un sistema de materiales completamente nuevos y ha logrado la innovación original de toda la cadena, desde la teoría de la óptica básica hasta la ciencia y la tecnología de los materiales, afirmó.
"El espesor del cristal TBN varía de 1 a 10 micrones. El espesor de los cristales ópticos que conocíamos antes es en su mayoría del nivel de un milímetro o incluso un centímetro", añadió Liu.
La tecnología de producción de TBN está solicitando patentes en Estados Unidos, Gran Bretaña, Japón y otros países. El equipo ha creado un prototipo de láser TBN y está desarrollando tecnología láser de nueva generación con empresas.
"El cristal óptico es la piedra angular del desarrollo de la tecnología láser, y el futuro de la tecnología láser está determinado por la teoría del diseño y la tecnología de producción de los cristales ópticos", afirmó Wang.
Según Wang, con un tamaño ultrafino, un excelente potencial de integración y nuevas funciones, se espera que el cristal TBN logre nuevos avances en aplicaciones en fuentes de luz cuánticas, chips fotónicos, inteligencia artificial y otros campos.
Más información: Hao Hong et al, Coincidencia de fases de torsión en materiales bidimensionales, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.233801. En arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2305.11511
Información de la revista: Cartas de revisión física , arXiv
Proporcionado por la Universidad de Pekín
