Datorită izolatoarelor topologice, a fost posibilă combinarea a 30 de lasere într-un singur laser cu o putere mai mare.

VCSEL-uri sunt cel mai popular tip de laser. Ele pot fi găsite în smartphone-uri, rețele de calculatoare sau dispozitive medicale. Ei emit lumină din puțuri cuantice sau puncte situate între oglinzi. Gropile și punctele sunt extrem de mici, dimensiunea lor este măsurată în fracțiuni de micrometru. Acesta este un avantaj, pe de o parte, deoarece permite miniaturizarea și funcționarea de mare viteză, iar pe de altă parte, dimensiunea limitează puterea laserului. După zeci de ani de muncă, acum a fost dezvoltată o soluție pentru a crește performanța VCSEL-urilor, astfel încât acestea să poată fi utilizate și în zonele în care nu puteau fi utilizate anterior.

De zeci de ani, cercetătorii au încercat să îmbunătățească performanța laserelor cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL), forțându-i să lucreze în grupuri. Au vrut să combine mai multe lasere într-unul singur cu putere multiplicată. Din păcate, inexactități minime în procesul de fabricație au dus la acest lucru Laser a lucrat în grupuri mici independente ale căror emisii nu erau sincronizate între ele. Prin urmare, nu a fost posibil să găsim unul fascicul laser coerent a crea.

 Aceste

Abia acum au cercetători din jurul lui Sebastian Klembt de la Universität Würzburg și Mordechai Segev din israelian Institutul de Tehnologie Technion a dezvoltat o metodă pentru a forța 30 de VCSEL-uri să funcționeze în mod coerent. Au realizat acest lucru prin aranjarea laserelor astfel încât geometria întregului să coincidă cu ceea ce oamenii de știință au învățat din cercetările lor. izolatori topologici învățase.

Izolatori topologici sunt materiale neobișnuite. Sunt omogene, dar în interior sunt izolatori, în timp ce suprafața lor este un conductor. Astfel de materiale au fost descoperite cu mult timp în urmă, dar istoria utilizării lor în lasere are doar 8 ani când Segev și cercetătorii de la Universitatea din Rostock au introdus primul izolator topologic fotonic. În acest laser, lumina sa deplasat de-a lungul marginilor a matrice bidimensională de Ghiduri de undă și nu a fost deranjat de denivelările lor. Câțiva ani mai târziu, Segev și un alt grup de colegi au arătat că este posibil ca multe astfel de lasere să lucreze împreună. Cu toate acestea, sistemul avea limitări semnificative. Lumina a circulat în planul sistemului care a creat-o. Acest lucru a însemnat, la rândul său, că performanța sistemului a fost limitată de dimensiunea dispozitivului care emite lumină. Cercetătorii compară acest lucru cu o centrală electrică care are o singură priză.

Noua matrice topologică VSCEL constă din două tipuri de matrice tip fagure cu stâlpi la scară nanometrică pe vârfuri. Un tip de matrice este o matrice întinsă, iar celălalt este o matrice comprimată. Oamenii de știință au creat o interfață specială între acești doi. Dacă parametrii sunt corecti, se creează o interfață topologică în care lumina trebuie să curgă între lasere. Acest continuu, flux luminos protejat topologic înseamnă că lumina de la fiecare laser trebuie să ajungă la toate celelalte lasere pentru a obține un fascicul coerent, explică Segev. Deci, lumina circulă în întreaga matrice, dar este emisă și de laserele individuale care alcătuiesc matricea.

Un nivel scăzut de cuplare în avion este suficient pentru a forța un număr de surse de emisie individuale să acționeze ca o singură sursă, potrivit Science.