Danke al topologiaj izoliloj, eblis kombini 30 laserojn en unu laseron kun pli alta potenco.

VCSELoj estas la plej populara tipo de lasero. Ili troveblas en saĝtelefonoj, komputilaj retoj aŭ medicinaj aparatoj. Ili elsendas lumon de kvantumputoj aŭ punktoj situantaj inter speguloj. La fosaĵoj kaj punktoj estas ekstreme malgrandaj, ilia grandeco estas mezurita en frakcioj de mikrometro. Ĉi tio estas avantaĝo, unuflanke, ĉar ĝi ebligas miniaturigon kaj altrapidan operacion, kaj aliflanke, la grandeco limigas la potencon de la lasero. Post jardekoj da laboro, solvo nun estis evoluigita por pliigi la efikecon de VCSEL-oj tiel ke ili ankaŭ povas esti uzitaj en lokoj kie ili antaŭe ne povus esti uzitaj.

Dum jardekoj, esploristoj provas plibonigi la agadon de vertikalaj kavaj surfacoj elsendantaj laseroj (VCSELoj) devigante ilin labori en grupoj. Ili volis kombini plurajn laserojn en ununuran kun multobligita potenco. Bedaŭrinde, minimumaj eraroj en la produktada procezo rezultigis ĉi tion laser laboris en malgrandaj sendependaj grupoj kies emisioj ne estis sinkronigitaj unu kun la alia. Tial ne eblis trovi tian kohera lasera radio Krei.

 fonto

Nur nun havas esploristoj ĉirkaŭ Sebastian Klembt de la Universität Würzburg kaj Mordeĥaj Segev el la Izraelidoj Technion Instituto de Teknologio evoluigis metodon por devigi 30 VCSELojn labori kohere. Ili atingis tion aranĝante la laserojn tiel ke la geometrio de la tuto koincidis kun tio, kion la sciencistoj lernis el siaj esploroj. topologiaj izoliloj estis lerninta.

Topologiaj izoliloj estas nekutimaj materialoj. Ili estas homogenaj, sed interne ili estas izoliloj, dum ilia surfaco estas konduktilo. Tiaj materialoj estis malkovritaj antaŭ longe, sed la historio de ilia uzo en laseroj estas nur 8 jarojn malnova kiam Segev kaj esploristoj ĉe la Universitato de Rostock lanĉis la unuan fotonan topologian izolilon. En ĉi tiu lasero, la lumo moviĝis laŭ la randoj de a dudimensia matrico el Ondgvidiloj kaj ne estis ĝenita de iliaj tuberoj. Kelkajn jarojn poste, Segev kaj alia grupo de kunlaborantoj montris, ke eblas havi multajn tiajn laserojn kunlabori. Tamen, la sistemo havis signifajn limigojn. La lumo cirkulis en la ebeno de la sistemo kiu ĝin kreis. Tio en victurno signifis ke la efikeco de la sistemo estis limigita per la grandeco de la lumelsenda aparato. La esploristoj komparas ĉi tion kun elektrocentralo kiu havas nur unu ingon.

La nova VSCEL-topologia aro konsistas el du specoj de kahelaj matricoj kun nanoskalaj kolonoj sur la pintoj. Unu speco de matrico estas streĉita matrico kaj la alia estas kunpremita matrico. Sciencistoj kreis specialan interfacon inter ĉi tiuj du. Se la parametroj estas ĝustaj, topologia interfaco estas kreita kie lumo devas flui inter la laseroj. Ĉi tiu kontinua, topologie protektita lumfluo signifas, ke la lumo de ĉiu lasero devas atingi ĉiujn aliajn laserojn por akiri koheran faskon, klarigas Segev. Do la lumo cirkulas tra la aro, sed ankaŭ estas elsendita de la individuaj laseroj kiuj konsistigas la aron.

Malalta nivelo de kuplado en la aviadilo sufiĉas por devigi kelkajn individuajn emisiajn fontojn funkcii kiel ununura fonto, laŭ Science.