Científicos chinos desarrollan un cristal óptico ultrafino y energéticamente eficiente

El cristal óptico puede realizar conversión de frecuencia, amplificación paramétrica, modulación de señal y otras funciones, es el "corazón" de la tecnología láser. Después de años de investigación, el equipo de la Universidad de Pekín presentó de forma creativa una nueva teoría del cristal óptico y la aplicación de un material de elemento ligero, nitruro de boro, por primera vez para preparar...
El cristal óptico puede realizar conversión de frecuencia, amplificación paramétrica, modulación de señal y otras funciones, es el "corazón" de la tecnología láser. Después de años de investigación, el equipo de la Universidad de Pekín propuso de forma creativa una nueva teoría del cristal óptico y aplicó el material del elemento ligero nitruro de boro para preparar un cristal óptico ultrafino y de alta eficiencia "nitruro de boro rómbico de esquina" (TBN para abreviar) para por primera vez, que sienta las bases teóricas y materiales para una nueva generación de tecnología láser. Los resultados se han publicado en Physical Review Letters, una revista líder en física.
Wang Engo, académico de la Academia de Ciencias de China y profesor de la Facultad de Física de la Universidad de Pekín, dijo en una entrevista exclusiva con la agencia de noticias Xinhua que este logro no es sólo un avance original en la teoría china de los cristales ópticos, que abre un nuevo campo. de preparar cristales ópticos utilizando materiales de película delgada bidimensionales con elementos ligeros, pero también prepara TBN con un espesor de sólo micrómetros, que es el cristal óptico más delgado del mundo conocido hasta la fecha, y su eficiencia energética es de 100 a 10,{{ 4}} millones de veces mayor que el de un cristal convencional del mismo espesor. Su eficiencia energética es de 100 a 10,000 veces mayor que la de los cristales convencionales del mismo espesor.
La fase es una métrica que describe el cambio en la forma de onda de una onda de luz. Cuando las ondas de luz en un cristal coinciden en fase y al mismo tiempo, se puede generar un láser con eficiencia y potencia ideales. En los últimos años, debido a las limitaciones de los modelos teóricos tradicionales y los sistemas de materiales, ha sido difícil que los cristales existentes satisfagan las necesidades de desarrollo de miniaturización, alta integración y funcionalización de los láseres.
Con este fin, el profesor Liu Kaihui, director del Instituto de Física de la Materia Condensada y Física de Materiales de la Facultad de Física de la Universidad de Pekín, y subdirector de la plataforma cruzada de materiales cuánticos de elementos ligeros en el Centro Nacional Integral de Ciencias Huairou de Pekín, Junto con Wang Engo, dirigió un equipo de investigadores para proponer una nueva "teoría de coincidencia de fases de esquina". El equipo descubrió que al apilar materiales de nitruro de boro como "bloques de construcción" y luego "rotarlos" en un ángulo especial, las fases de diferentes ondas de luz pueden converger para formar un cristal óptico de alta eficiencia, TBN.
"Si el láser generado en el cristal se considera como un equipo, el uso del método de 'curva' puede hacer que todos los miembros de la dirección y el ritmo estén altamente coordinados, lo que puede mejorar la eficiencia de conversión de energía del láser". Liu Kaihui dijo que el TBN tiene sólo de 1 a 10 micrones de espesor, equivalente a una trigésima parte del espesor de un papel A4 ordinario, mientras que el espesor de los cristales ópticos actuales es en su mayoría del orden de milímetros o incluso centímetros.
"Los cristales ópticos son la piedra angular del desarrollo de la tecnología láser". Con su tamaño ultradelgado, excelente integrabilidad y funciones completamente nuevas, se espera que TBN logre nuevos avances en aplicaciones en el futuro en campos como fuentes de luz cuánticas, chips fotónicos e inteligencia artificial, dijo Wang Engo.