Als Skalierungselement verwendeten die Forscher eine perforierte Halbleitermembran
Ingenieure nahmen als Grundlage des Gerätseine 200 nm dicke Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid-Membran. Dieser Halbleiter wird in Glasfasern und Telekommunikationsgeräten verwendet. Wissenschaftler gravierten auf der Platte mit Hilfe von Lithographie viele Löcher mit fester Größe und Form, die sich im gleichen Abstand voneinander befanden.
Foto der Resonatoroberfläche. Quelle: Kante-Gruppe, Berkeley Engineering
Einzigartige Eigenschaften des erstellten Resonatorsbasieren auf der Lage und Größe der Löcher, erklären die Forscher. Die Perforation erfolgt so, dass Dirac-Punkte entstehen. Die Phase des Lichts, das sich von einem Punkt zum anderen ausbreitet, ist gleich dem Brechungsindex mal der zurückgelegten Entfernung. Da der Brechungsindex am Dirac-Punkt Null ist, ist das von verschiedenen Teilen des Halbleiters emittierte Licht genau in Phase und daher optisch gleich.
„In unserer Studie gab es etwa 3.000 Löcher in der Membran, aber theoretisch könnten es eine Million oder eine Milliarde sein, das Ergebnis wäre das gleiche“, sagt Studien-Co-Autor Walid Redjem.
Die Singularität der Dirac-Punkte bildet einen Einfrequenzstrahl. Quelle: Kante-Gruppe, Berkeley Engineering
Die Forscher stellen fest, dass die Zunahme an Größe undEinzelfrequenzlaserleistung war ein Problem in der Optik. Kohärentes gerichtetes Licht mit einer einzelnen Wellenlänge beginnt mit zunehmender Größe des Laserresonators zusammenzubrechen. Die Standardlösung besteht darin, externe Mechanismen wie Wellenleiter zu verwenden, um den Strahl zu verstärken. Dieser Ansatz erhöht jedoch die Größe der Vorrichtung.
Das neue Gerät erfordert keine zusätzlichen Modifikationen. Die Autoren der Entwicklung glauben, dass sie breite Anwendung in der optischen Kommunikation, Technologie und Medizin finden wird.
Titelbild: Kante-Gruppe, Berkeley Engineering
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