Un groupe de chercheurs chinois a inventé un nouveau cristal optique ultra-fin et économe en énergie en utilisant une nouvelle théorie qui jette les bases de la technologie laser de nouvelle génération.
Le nitrure de bore torsadé développé par l'équipe a une épaisseur de quelques micromètres, ce qui en fait le cristal optique connu le plus fin au monde, a récemment déclaré à Xinhua le professeur Wang Enge de l'École de physique de l'Université de Pékin. Par rapport aux cristaux conventionnels de même épaisseur, son efficacité énergétique a augmenté de 100 à 10,000 fois.
Wang, académicien de l'Académie chinoise des sciences, a déclaré que les résultats constituent une innovation originale dans la théorie chinoise des cristaux optiques et ouvrent un nouveau domaine de fabrication de cristaux optiques à partir de matériaux à couches minces bidimensionnelles contenant des éléments légers.
Les résultats de la recherche ont été récemment publiés dans la revue Physical Review Letters.
Le laser est l'une des technologies fondamentales de la société de l'information. Les cristaux optiques peuvent réaliser des fonctions telles que la conversion de fréquence, l'amplification paramétrique et la modulation du signal, et sont des composants clés des dispositifs laser.
Au cours des 60 dernières années, la recherche et le développement de cristaux optiques ont été principalement guidés par deux théories d'adaptation de phase proposées par des scientifiques américains.
Cependant, en raison des limites des modèles théoriques et des systèmes de matériaux traditionnels, les cristaux existants sont difficiles à répondre aux exigences de miniaturisation, d'intégration élevée et de fonctionnalisation des dispositifs laser pour un développement futur. Le développement de la technologie laser de nouvelle génération nécessite des percées dans la théorie et les matériaux des cristaux optiques.
Wang Engo et le professeur Liu Kaihui, directeur de l'Institut de physique de la matière et des matériaux condensés de l'École de physique de l'Université de Pékin, ont dirigé une équipe pour développer une théorie d'appariement de troisième phase basée sur les systèmes de matériaux à éléments légers - la théorie de l'appariement de phase torsadée.
"Les lasers produits par des cristaux optiques peuvent être considérés comme des colonnes individuelles de marche. Le mécanisme de torsion peut rendre la direction et le rythme de chaque individu hautement coordonnés, améliorant considérablement l'efficacité de conversion d'énergie du laser", explique Liu, qui est également directeur adjoint. de l'Institut d'intersection des matériaux quantiques des éléments légers au Centre national intégré des sciences de Huairou à Pékin.
Il a déclaré que la recherche ouvre la voie à des modes de conception et à des systèmes de matériaux complètement nouveaux, réalisant ainsi toute une chaîne d'innovations originales depuis la théorie optique fondamentale jusqu'à la science et la technologie des matériaux.
"L'épaisseur des cristaux de TBN varie de 1 à 10 micromètres. La plupart des cristaux optiques que nous connaissions auparavant avaient des épaisseurs de l'ordre d'un millimètre, voire d'un centimètre", a ajouté Liu.
La technologie de production du TBN est actuellement brevetée aux États-Unis, au Royaume-Uni, au Japon et dans d'autres pays. L’équipe a produit des prototypes de lasers TBN et travaille avec des entreprises pour développer une technologie laser de nouvelle génération.
« Les cristaux optiques sont la pierre angulaire du développement de la technologie laser, et l'avenir de la technologie laser est déterminé par la théorie de conception et la technologie de production des cristaux optiques », a déclaré Wang.
Grâce à leur taille ultra fine, leur excellent potentiel d'intégration et leurs nouvelles fonctions, les cristaux TBN devraient réaliser de nouvelles avancées en matière d'applications à l'avenir dans des domaines tels que les sources de lumière quantique, les puces photoniques et l'intelligence artificielle.
