Благодаря топологическим изоляторам удалось объединить 30 лазеров в один лазер большей мощности.
ВИЛ являются самым популярным типом лазера. Их можно найти в смартфонах, компьютерных сетях или медицинских устройствах. Они излучают свет из квантовых ям или точек, расположенных между зеркалами. Ямки и точки чрезвычайно малы, их размер измеряется долями микрометра. Это преимущество, с одной стороны, поскольку позволяет миниатюризировать и работать с высокой скоростью, а с другой стороны, размер ограничивает мощность лазера. После десятилетий работы было разработано решение для повышения производительности VCSEL, чтобы их также можно было использовать в тех областях, где они не могли использоваться ранее.
На протяжении десятилетий исследователи пытались улучшить характеристики лазеров с вертикальным резонатором, излучающих поверхность (VCSEL), заставляя их работать в группах. Они хотели объединить несколько лазеров в один с увеличенной мощностью. К сожалению, минимальные неточности в производственном процессе привели к этому. Лазер работали в небольших независимых группах, чьи выбросы не были синхронизированы друг с другом. Поэтому найти не удалось. когерентный лазерный луч создать.
Только сейчас вокруг Себастьяна Клембта есть исследователи из Университет Вюрцбург и Мордехай Сегев из Израиля Технологический институт Техниона разработал метод, заставляющий 30 VCSEL работать согласованно. Они достигли этого, расположив лазеры таким образом, чтобы геометрия всего устройства совпадала с тем, что ученые узнали из своих исследований. топологические изоляторы узнал.
Топологические изоляторы необычные материалы. Они однородные, но внутри они изоляторы, а их поверхность - проводник. Такие материалы были обнаружены давно, но история их использования в лазерах насчитывает всего 8 лет, когда Сегев и исследователи из Университета Ростока представили первый фотонный топологический изолятор. В этом лазере свет перемещался по краям двумерная матрица из Волноводы и их неровности не тревожили. Несколькими годами позже Сегев и другая группа сотрудников показали, что многие такие лазеры могут работать вместе. Однако у системы были существенные ограничения. Свет циркулировал в плоскости создавшей его системы. Это, в свою очередь, означало, что производительность системы ограничивалась размером светоизлучающего устройства. Исследователи сравнивают это с электростанцией, у которой есть только одна розетка.
Новый топологический массив VSCEL состоит из двух типов сотовых матриц с наноразмерными столбиками на концах. Один тип матрицы - это растянутая матрица, а другой - сжатая матрица. Ученые создали особый интерфейс между этими двумя. Если параметры верны, создается топологический интерфейс, в котором свет должен течь между лазерами. Это непрерывное, топологически защищенный световой поток означает, что свет от каждого лазера должен достичь всех других лазеров, чтобы получить когерентный луч, - объясняет Сегев. Таким образом, свет циркулирует по всей матрице, но также излучается отдельными лазерами, составляющими матрицу.
Согласно Science, низкого уровня связи в самолете достаточно, чтобы заставить несколько отдельных источников излучения действовать как единый источник.