Топологический изоляторный лазер
Топологический изоляторный лазер — разработанная учёными США и Израиля высокоэффективная когерентная и надежная полупроводниковая лазерная система[1].
Общие сведения[править]
В феврале 2018 года СМИ сообщили, что учёные нашли способ применить свойства фотонных топологических изоляторов для создания нового типа лазера, который значительно улучшает надежность и производительность.
Был создан топологический изоляторный лазер.
Исследование было проведено профессором Мордехаем Сегевом из Техниона и его группой: доктором Мигелем А. Бандресом и Галем Харари при содействии профессоров Деметриуса Н. Кристодулидеса и Мерседе Хаджавихана и их студентов Стефана Витека, Мидя Парто и Джихана Рено в колледже Оптики и фотоники при университете в Центральной Флориде.
В группу исследователей входили и другие учёные из Соединённых Штатов, а также Сингапура.
За несколько лет до этого эта же группа исследователей из Техниона представила эти идеи в области фотоники и продемонстрировала фотонный топологический изолятор, в котором свет распространяется по краям двумерного массива волноводов, не подверженных дефектам или рассеиванию.
Теперь же исследователи сумели найти способ использовать свойства фотонных топологических изоляторов для создания нового типа лазера, который демонстрирует уникальное поведение и значительно улучшает надежность и производительность лазерных массивов, открыв путь к самым разнообразным практическим применениям этой технологии.
Мордехай Сегев отмечает:
Эта новая система лазеров идет вразрез со всеми знаниями о топологических изоляторах. Теоретически, уникальные свойства устойчивых топологических изоляторов должны были исчезать в системах с усилением, каковыми являются по определению все лазеры. Но мы показали, что эта особая устойчивость сохраняется в лазерных системах с особым топологическим дизайном, делая лазеры более эффективными, согласованными и невосприимчивы к дефектам изготовления. Это потрясающий способ собрать массивы миниатюрных лазеров, заставить их работать как один и таким образом выстроить из них единый высококонцентрированный лазер высокой мощности.
Исследователи построили массив из микрокольцевых резонаторов, который продемонстрировал топологическую защиту — свет в нем движется в одном направлении по краям массива, невосприимчивый к дефектам, беспорядку и форме маршрута. В изготовленной матрице использовались стандартные полупроводниковые материалы без необходимости в магнитных полях или экзотических магнитооптических материалах. Это сделало возможной интеграцию в полупроводниковые устройства.
Мерседе Хаджавихан сказал:
В последние годы мы нашли новые способы манипулировать светом. Мы «обманули» фотоны, заставив их думать, что они ощущают магнитное поле и имеют спин.
Учёные продемонстрировали теоретически и экспериментально не только возможность применения топологических изоляционных лазеров, но и интеграцию этих свойств в создание более эффективных лазеров. Тем самым, результаты этой работы прокладывают путь к новому классу активных топологических фотонных устройств, которые могут быть интегрированы с датчиками, антеннами и приборами приборами, использующими свет.