Une équipe de chercheurs chinois a utilisé une nouvelle théorie pour inventer un nouveau type de cristal optique ultrafin à haute efficacité énergétique, jetant ainsi les bases de la technologie laser de nouvelle génération.
Le professeur Wang Enge, de l'École de physique de l'Université de Pékin, a récemment déclaré à Xinhua que le nitrure de bore torsadé (TBN) fabriqué par l'équipe, avec une épaisseur de l'ordre du micron, est le cristal optique le plus fin actuellement connu au monde. Par rapport aux cristaux traditionnels de même épaisseur, son efficacité énergétique est augmentée de 100 à 10 000 fois.
Wang, également académicien de l'Académie chinoise des sciences, a déclaré que cette réalisation constitue une innovation originale de la Chine dans la théorie des cristaux optiques et a créé un nouveau domaine de fabrication de cristaux optiques avec des matériaux bidimensionnels en couches minces d'éléments légers. /P>
Les résultats de la recherche ont été récemment publiés dans la revue Physical Review Letters. .
Le laser est l'une des technologies sous-jacentes à la société de l'information. Les cristaux optiques peuvent réaliser les fonctions de conversion de fréquence, d'amplification paramétrique et de modulation de signal, pour n'en nommer que quelques-unes, et constituent les éléments clés des appareils laser.
Au cours des 60 dernières années, la recherche et le développement de cristaux optiques ont été principalement guidés par deux théories d'adaptation de phase proposées par des scientifiques américains.
Cependant, en raison des limites des modèles théoriques et des systèmes de matériaux traditionnels, les cristaux existants ont eu du mal à répondre aux exigences futures du développement de dispositifs laser, telles que la miniaturisation, l'intégration élevée et la fonctionnalisation. Le développement d'une technologie laser de nouvelle génération nécessite des percées dans la théorie et les matériaux des cristaux optiques.
Wang Enge et le professeur Liu Kaihui, directeur de l'Institut de physique de la matière et des matériaux condensés de l'École de physique de l'Université de Pékin, ont dirigé l'équipe pour développer la théorie de l'adaptation de phase de torsion, la troisième théorie d'adaptation de phase basée sur la lumière. système de matériaux d'éléments.
"Le laser généré par les cristaux optiques peut être considéré comme une colonne d'individus en marche. Le mécanisme de torsion peut rendre la direction et le rythme de chacun hautement coordonnés, améliorant considérablement l'efficacité de conversion d'énergie du laser", a expliqué Liu, qui est également directeur adjoint du Institut interdisciplinaire des matériaux quantiques des éléments lumineux du Centre national des sciences globales de Pékin Huairou.
La recherche a ouvert la voie à un tout nouveau modèle de conception et à un tout nouveau système de matériaux et a réalisé l'innovation originale de toute la chaîne, depuis la théorie fondamentale de l'optique jusqu'à la science et la technologie des matériaux, a-t-il déclaré.
"L'épaisseur du cristal TBN varie de 1 à 10 microns. L'épaisseur des cristaux optiques que nous connaissions auparavant est généralement de l'ordre d'un millimètre, voire d'un centimètre", a ajouté Liu.
La technologie de production de TBN fait actuellement l'objet de demandes de brevet aux États-Unis, en Grande-Bretagne, au Japon et dans d'autres pays. L'équipe a réalisé un prototype de laser TBN et développe une technologie laser de nouvelle génération avec des entreprises.
"Le cristal optique est la pierre angulaire du développement de la technologie laser, et l'avenir de la technologie laser est déterminé par la théorie de conception et la technologie de production des cristaux optiques", a déclaré Wang.
Avec une taille ultra-mince, un excellent potentiel d'intégration et de nouvelles fonctions, le cristal TBN devrait réaliser de nouvelles percées en matière d'applications dans les sources de lumière quantique, les puces photoniques, l'intelligence artificielle et d'autres domaines à l'avenir, selon Wang.
Plus d'informations : Hao Hong et al, Twist Phase Matching in Two-Dimensional Materials, Physical Review Letters (2023). DOI :10.1103/PhysRevLett.131.233801. Sur arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2305.11511
Informations sur le journal : Lettres d'examen physique , arXiv
Fourni par l'Université de Pékin
