Awto-organizzazzjoni tirreferi għall-fenomenu ta' reżonanza kollettiva fejn elementi individwali jirranġaw spontanjament f'mudelli ordnati permezz ta' interazzjonijiet interni. Madankollu, is-sinkronizzazzjoni multimode kaotika f'kavitajiet tradizzjonali tal-lejżer semikondutturi tillimita l-prestazzjoni tagħhom f'applikazzjonijiet prattiċi. Fotonika topoloġika, li toriġina mit-teorija ta 'stati topoloġiċi fil-fiżika tal-materja kondensata, timpjega "invarjanti topoloġiċi" biex tiddeskrivi l-istruttura tal-faxxa tal-kristalli fotoniċi. Dan l-approċċ joffri paradigma ġdida għall-kostruzzjoni ta 'stati fotoniċi robusti, unidirezzjonali u lokalizzati ħafna.
Riċentement, tim immexxi mill-Akkademiku Zheng Wanhua mill-Istitut tas-Semikondutturi, l-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża, ippubblika xogħol innovattiv f'Laser & Photonics Reviews. Huma osservaw b'suċċess l-emissjoni tal-lejżer organizzata waħedha-ibbażata fuq stati topoloġiċi delokalizzati tat-tarf, li kisbu output tal-lejżer ta'-koerenza għolja-skala kbira. Dan l-avvanz isolvi b'mod preċiż il-kontradizzjoni ewlenija fil-lejżers tradizzjonali-ir-restrizzjoni reċiproka bejn qawwa għolja u koerenza għolja. -kompromess-spiss impost minn restrizzjonijiet fiżiċi f'apparat konvenzjonali. Billi tuża l-mekkaniżmu ta' sinkronizzazzjoni ta' organizzazzjoni awto-megħjuna minn stati topoloġiċi delokalizzati tat-tarf u modulazzjoni mhux-Hermitian, din ir-riċerka tippreserva kemm il-vantaġġ ta' koerenza għolja mogħtija mill-protezzjoni topoloġika kif ukoll mill-organizzazzjoni awto-. Fl-istess ħin, tespandi d-distribuzzjoni tal-enerġija permezz ta' delokalizzazzjoni, u fl-aħħar mill-aħħar tifforma soluzzjoni teknika innovattiva li tottimizza b'mod sinerġiku "koerenza-qawwa."
Figura 1 Skematika tal-produzzjoni tal-lejżer topoloġiċi organizzati waħedhom-u prinċipji fundamentali
Jibda mill-mudell topoloġiku klassiku-dimensjonali wieħed Su{-Schrieffer-Heeger (SSH), it-tim ta 'riċerka uża l-protezzjoni tas-simetrija kirali tal-istruttura biex jimmodula s-saħħiet tal-igganċjar fi ħdan il-kannizzata SSH, u kiseb distribuzzjoni delokalizzata ta' stati topoloġiċi tat-tarf fl-ispazju reali. Fl-istess ħin, permezz ta' modulazzjoni mhux-Hermitian ibbażata fuq strutturi tal-elettrodi b'disinji, l-istati tat-tarf topoloġiċi delokalizzati jżommu dominanza fuq sfondi diżordinati, u juru mudelli uniċi ta' organizzazzjoni awto-. Meta mqabbel ma 'lejżers tal-kristall fotoniku ta' skala ekwivalenti, dan il-laser topoloġiku juri koerenza spazjali ogħla, li jirriżulta f'limiti aktar baxxi, modi ta 'output spazjali aktar stabbli, u kuntrast speckle ogħla. Barra minn hekk, tespandi l-iskala tad-distribuzzjoni spazjali tal-istati topoloġiċi tat-tarf u tinkorpora couplers tal-bidla tal-fażi biex ittejjeb id-densità tal-qawwa ottika tal-ħruġ.
Figura 2 Disinn skematiku ta 'stati tarf topoloġiċi delokalizzati
Figura 3 Tqabbil ta 'laser topoloġiku ma' esperimenti ta 'kristall fotoniku fuq skala ekwivalenti
Dan l-approċċ mhux biss jiddiversifika l-mogħdijiet tekniċi għal-lejżers topoloġiċi iżda jallinja wkoll max-xejra tal-fotonika topoloġika li tgħaddi minn ċipep fotoniċi integrati u emittenti ottiċi ta'-prestazzjoni għolja, biex tkompli tavvanza l-applikazzjoni prattika tal-fiżika topoloġika fil-fotonika. Is-sejbiet, bit-titolu "Lasing ta 'stat delokalizzat awto-organizzat permezz ta' manipulazzjoni mhux -Hermitian u simetrija chiral," ġew ippubblikati f'Laser & Photonics Reviews (DOI: 10.1002/lpor.202501772). Ir-riċerkatur postdottorat Chen Jingxuan u l-kandidat għad-dottorat Tang Chenyan mill-Istitut tas-Semikondutturi, l-Akkademja tax-Xjenzi Ċiniża, huma l-ko-l-ewwel awturi. Ir-riċerkatur żagħżugħ Wang Mingjin u l-Akkademiku Zheng Wanhua huma l-ko-awturi korrispondenti.
