Международная команда учёных из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработала новый тип сверхкомпактного лазера, который более энергоэффективен и потребляет меньше энергии.
Особенности лазера
- Размер: меньше песчинки, размер лазера — микрометр.
- Конструкция: специальная конструкция, которая уменьшает утечку света.
- Излучение: лазер излучает свет в терагерцевом диапазоне (30 мкм — 3 мм), что соответствует частоте связи 6G.
Применение
Лазер может проложить путь для высокоскоростной беспроводной связи будущего.
Исследование опубликовано
Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41566-025-01665-6) в Nature Photonics.
Применение ультракомпактных лазеров
Ультракомпактные лазеры имеют широкий спектр применения в различных отраслях, особенно в небольших устройствах. Они также важны для технологий следующего поколения, таких как оптические вычисления, центры обработки данных, высокоскоростная связь, медицинская визуализация и передовые датчики.
Однако производительность этих миниатюрных лазеров страдает из-за потери света.
Решение проблемы потерь света
Новый лазер NTU использует плоские полосы и явление, известное как мультисвязанные состояния в континууме (BIC), чтобы предотвратить потерю света.
- Плоские полосы: энергетические полосы в фотонном кристалле, где световые волны имеют почти нулевую групповую скорость.
- Мульти BIC: уменьшают потери света в вертикальном измерении, позволяя при этом лазеру излучать достаточно света для практического использования.
Результаты
Лазер также производит высокофокусированный луч с минимальной дивергенцией, что делает его полезным для оптоэлектронных приложений.
Инновация в топологической фотонике
Инновация представляет собой прорыв в топологической фотонике и открывает новый путь для компактных, надёжных и масштабируемых источников света в интегрированных фотонных системах.
Учёные работают над повышением мощности лазера и его интеграцией в оптоэлектронные устройства. Они также подали заявку на техническое раскрытие инноваций и ищут партнёров в отрасли, чтобы вывести технологию на рынок.
Создание экзотического типа светового луча
Команда учёных из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США сгенерировала экзотический тип светового луча, называемый лучом Пуанкаре, используя установку FERMI (Free-Electron Laser) в Италии.
Применение
Этот метод может улучшить изучение материалов и способствовать развитию высокопроизводительных технологий, таких как компьютерные чипы следующего поколения.
Результаты опубликованы
Результаты [опубликованы](https://www.nature.com/articles/s41566-025-01737-7) в Nature Photonics.
Объяснение
Лучи Пуанкаре сочетают несколько поляризаций света — разные направления, в которых колеблются световые волны — в один импульс, формирующий сложные узоры. Это позволяет учёным изучать материалы с помощью одного быстрого импульса, а не нескольких сканирований.
Эксперимент
Команда достигла этого, используя два отдельных участка специальных магнитов, известных как ондуляторы, которые раскачивают электроны так, что они производят свет. Это генерировало два отдельных световых луча, каждый со своей волновой картиной и поляризацией. Тщательно перекрывая их, исследователи создали один луч с различными поляризационными узорами на его поверхности.
Результаты
Результат — стабильный луч, распределение поляризаций которого остаётся неизменным по мере его распространения. Регулируя время между двумя составляющими световыми лучами, они заставили поляризацию луча закручиваться по его поверхности по спирали.
Цель
Цель — изучить производительность машины и сделать эту технологию стандартной на недавно модернизированном LCLS.
Первое экспериментальное наблюдение углового момента фононов в хиральных кристаллах
В новом исследовании, опубликованном в Nature Physics, учёные достигли первого экспериментального наблюдения углового момента фононов в хиральных кристаллах.
Фон
Фононы — это квантованные колебания решётки, представляющие звук и тепло в кристаллах. Теоретически фононы были предсказаны для переноса конечного углового момента с потенциально замечательными макроскопическими последствиями.
Экспериментальный подход
Команда разработала новый экспериментальный подход, основанный на технологии кантилеверов, для прямого измерения углового момента фононов.
Преодоление трудностей
Традиционные измерения требуют свободно подвешенных образцов для наблюдения механического вращения. Однако исследования фононов требуют твёрдых тепловых контактов для создания необходимых температурных градиентов в криогенных средах.
Решение
Команда построила систему измерений на основе кантилеверов, которая полностью устраняет необходимость вращения. Вместо прямого измерения вращения их подход обнаруживает механический крутящий момент, генерируемый угловым моментом фононов, с исключительной точностью.
Результаты
Измерения показали крутящие моменты порядка 10^-11 Нм, что удивительно хорошо соответствует теоретическим предсказаниям.
Потенциальные применения
Это открытие может привести к разработке новых квантовых технологий, таких как механизмы квантовой трансдукции, манипуляция тепловым спиновым состоянием и различные методы обработки квантовой информации.