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中國科學家研發出超薄高能效光學晶體

中國科學家研發出超薄高能效光學晶體

俄羅斯衛星通訊社

中國北京大學科研人員成功研發出世界最薄光學晶體，其能效較同等厚度的傳統晶體提升100至1萬倍，未來非常有望在量子光源、光子芯片、人工智能等領域實現新的應用突破。 2023年12月19日, 俄羅斯衛星通訊社

2023-12-19T08:33+0800

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光學晶體可實現頻率轉換、參量放大、信號調制等功能，是激光技術的“心臟”。據新華社報道，經多年攻關，北京大學團隊創造性提出新的光學晶體理論，並應用輕元素材料氮化硼首次制備出一種超薄、高能效的光學晶體“轉角菱方氮化硼”（簡稱TBN），為新一代激光技術奠定理論和材料基礎。該成果近日發表於物理學權威期刊《物理評論快報》。消息指出，相位是描述光波波形變化的度量。晶體中的光波相位匹配、步調一致，才能輸出效率和功率理想的激光。近年來，由於傳統理論模型和材料體系的局限性，現有晶體已難以滿足激光器小型化、高集成、功能化的發展需要。為此，北京大學物理學院凝聚態物理與材料物理研究所所長、北京懷柔綜合性國家科學中心輕元素量子材料交叉平台副主任劉開輝教授與王恩哥帶領研究團隊，提出一種新的“轉角相位匹配理論”。團隊發現，將氮化硼材料像“搭積木”一樣堆疊，再“旋轉”到特殊角度，就可使不同光波的相位趨於一致，形成高能效光學晶體TBN。劉開輝稱：“如果把晶體中產生的激光看作是一支隊伍，運用‘轉角’方法就能讓所有隊員的方向和步伐高度協調，就能提升激光的能量轉換效率。”他介紹說，TBN厚度僅為1至10微米，相當於普通A4紙厚度的三十分之一，而目前的光學晶體厚度多為毫米甚至釐米量級。王恩哥指出，光學晶體是激光技術發展的基石。TBN具備超薄尺寸、優異可集成性和全新功能，未來有望在量子光源、光子芯片、人工智能等領域實現新的應用突破。

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