Digital Tهينك Tank (DTT)

بفضل العوازل الطوبولوجية ، كان من الممكن دمج 30 ليزرًا في ليزر واحد بقوة أعلى.

VCSELs هي أكثر أنواع الليزر شيوعًا. يمكن العثور عليها في الهواتف الذكية أو شبكات الكمبيوتر أو الأجهزة الطبية. ينبعث منها الضوء من الآبار الكمومية أو النقاط الموجودة بين المرايا. الحفر والنقاط صغيرة للغاية ، ويقاس حجمها بأجزاء من الميكرومتر. هذه ميزة ، من ناحية ، لأنها تتيح التصغير والتشغيل عالي السرعة ، ومن ناحية أخرى ، يحد الحجم من قوة الليزر. بعد عقود من العمل ، تم تطوير حل الآن لزيادة أداء VCSELs بحيث يمكن استخدامها أيضًا في المناطق التي لم يكن من الممكن استخدامها فيها من قبل.

لعقود من الزمان ، حاول الباحثون تحسين أداء الليزر الباعث لسطح التجويف العمودي (VCSELs) من خلال إجبارهم على العمل في مجموعات. لقد أرادوا الجمع بين عدة أنواع من الليزر في واحدة ذات قوة مضاعفة. لسوء الحظ ، نتج عن هذا الحد الأدنى من عدم الدقة في عملية التصنيع الليزر عملت في مجموعات صغيرة مستقلة لم تكن انبعاثاتها متزامنة مع بعضها البعض. لذلك لم يكن من الممكن العثور على واحد شعاع ليزر متماسك لنصنع او لنبتكر.

 هؤلاء

الآن فقط باحثون حول سيباستيان كليمبت من جامعة فورتسبورغ ومردخاي سيغف من الإسرائيلي معهد التخنيون للتكنولوجيا طور طريقة لإجبار 30 VCSELs على العمل بشكل متماسك. لقد فعلوا ذلك من خلال ترتيب الليزر بحيث تتوافق هندسة الكل مع ما تعلمه العلماء من أبحاثهم. العوازل الطوبولوجية قد علمت.

العوازل الطوبولوجية هي مواد غير عادية. إنها متجانسة ، لكن بداخلها عوازل ، بينما سطحها موصل. تم اكتشاف هذه المواد منذ وقت طويل ، لكن تاريخ استخدامها في الليزر لا يتجاوز عمره 8 سنوات عندما قدم سيغيف والباحثون في جامعة روستوك أول عازل طوبولوجي فوتوني. في هذا الليزر ، يتحرك الضوء على طول حواف a مصفوفة ثنائية الأبعاد من موجهات الموجة ولم يزعجهم المطبات. بعد بضع سنوات ، أظهر Segev ومجموعة أخرى من زملاء العمل أنه من الممكن أن تعمل العديد من أجهزة الليزر معًا. ومع ذلك ، كان للنظام قيود كبيرة. انتشر الضوء في مستوى النظام الذي أنشأه. وهذا بدوره يعني أن أداء النظام كان مقيدًا بحجم الجهاز الباعث للضوء. قارن الباحثون هذا بمحطة طاقة بها مقبس واحد فقط.

تتكون مجموعة VSCEL الطوبولوجية الجديدة من نوعين من مصفوفات قرص العسل مع أعمدة نانوية على الأطراف. أحد أنواع المصفوفات عبارة عن مصفوفة ممتدة والآخر عبارة عن مصفوفة مضغوطة. أنشأ العلماء واجهة خاصة بين هذين. إذا كانت المعلمات صحيحة ، يتم إنشاء واجهة طوبولوجية حيث يجب أن يتدفق الضوء بين الليزر. هذا مستمر ، تدفق الضوء المحمي طوبولوجيًا يوضح سيغيف أن هذا يعني أن الضوء المنبعث من كل ليزر يجب أن يصل إلى جميع أنواع الليزر الأخرى من أجل الحصول على شعاع متماسك. لذلك يدور الضوء في جميع أنحاء المصفوفة ، ولكنه ينبعث أيضًا من أشعة الليزر الفردية التي تشكل المصفوفة.

يُعد المستوى المنخفض من الاقتران في المستوى كافياً لإجبار عدد من مصادر الانبعاث الفردية على العمل كمصدر واحد ، وفقًا للعلم.