Scienziati cinesi sviluppano cristalli ottici ultrasottili ed efficienti dal punto di vista energetico

Il cristallo ottico può realizzare conversione di frequenza, amplificazione parametrica, modulazione del segnale e altre funzioni, è il "cuore" della tecnologia laser. Dopo anni di ricerca, il team dell'Università di Pechino ha presentato in modo creativo una nuova teoria del cristallo ottico e l'applicazione per la prima volta del nitruro di boro, un materiale leggero, per preparare...
Il cristallo ottico può realizzare conversione di frequenza, amplificazione parametrica, modulazione del segnale e altre funzioni, è il "cuore" della tecnologia laser. Dopo anni di ricerca, il team dell'Università di Pechino ha presentato in modo creativo una nuova teoria del cristallo ottico e ha applicato il nitruro di boro, il materiale dell'elemento leggero, per preparare un cristallo ottico ultrasottile e ad alta efficienza "nitruro di boro rombico ad angolo" (TBN in breve) per la prima volta, che getta le basi teoriche e materiali per una nuova generazione di tecnologia laser. I risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters, una delle principali riviste di fisica.
L'accademico dell'Accademia cinese delle scienze e professore alla Facoltà di fisica dell'Università di Pechino, Wang Engo, ha dichiarato in un'intervista esclusiva con l'agenzia di stampa Xinhua che questo risultato non è solo una svolta originale nella teoria cinese dei cristalli ottici, ma apre un nuovo campo di preparare cristalli ottici utilizzando materiali bidimensionali a film sottile con elementi leggeri, ma prepara anche TBN con uno spessore di soli micrometri, che è il cristallo ottico più sottile al mondo finora conosciuto, e la sua efficienza energetica è compresa tra 100 e 10,{{ 4}} milioni di volte superiore rispetto a quello di un cristallo convenzionale con lo stesso spessore. La sua efficienza energetica è da 100 a 10,000 volte superiore a quella dei cristalli convenzionali dello stesso spessore.
La fase è una metrica che descrive il cambiamento nella forma d'onda di un'onda luminosa. Quando le onde luminose in un cristallo sono in fase e in fase, è possibile emettere un laser con efficienza e potenza ideali. Negli ultimi anni, a causa delle limitazioni dei modelli teorici tradizionali e dei sistemi materiali, i cristalli esistenti hanno avuto difficoltà a soddisfare le esigenze di sviluppo di miniaturizzazione, elevata integrazione e funzionalizzazione dei laser.
A tal fine, il professor Liu Kaihui, direttore dell'Istituto di fisica della materia condensata e fisica dei materiali presso la Scuola di fisica dell'Università di Pechino e vicedirettore della piattaforma multipiattaforma dei materiali quantistici degli elementi leggeri presso il Centro scientifico nazionale comprensivo di Huairou a Pechino, insieme a Wang Engo, hanno guidato un team di ricercatori a proporre una nuova "teoria dell'abbinamento della fase angolare". Il team ha scoperto che impilando materiali di nitruro di boro come "mattoni" e poi "ruotandoli" secondo un angolo speciale, le fasi di diverse onde luminose possono convergere per formare un cristallo ottico ad alta efficienza, TBN.
"Se il laser generato nel cristallo viene considerato come una squadra, l'uso del metodo 'in curva' può rendere tutti i membri della direzione e del ritmo altamente coordinati, è possibile migliorare l'efficienza di conversione dell'energia del laser." Liu Kaihui ha affermato che il TBN ha uno spessore compreso tra 1 e 10 micron, equivalente a un trentesimo dello spessore di un normale foglio A4, mentre lo spessore degli attuali cristalli ottici è per lo più dell'ordine di millimetri o addirittura centimetri.
"I cristalli ottici sono la pietra angolare dello sviluppo della tecnologia laser." Con le sue dimensioni ultrasottili, l'eccellente integrabilità e le nuovissime funzioni, si prevede che TBN realizzerà in futuro nuove scoperte applicative in campi come le sorgenti di luce quantistica, i chip fotonici e l'intelligenza artificiale, ha affermato Wang Engo.