सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी (एनटीयू) के वैज्ञानिकों ने एक ऊर्जा - कुशल अल्ट्राकम्पैक्ट लेजर विकसित करके फोटोनिक्स में एक बड़ी सफलता हासिल की है जो अगले - जेनरेशन वायरलेस संचार और एकीकृत फोटोनिक सिस्टम को बदलने का वादा करता है। रेत के एक दाने से छोटा, यह लेजर लघु लेजर डिजाइन में एक लगातार चुनौती से निपटता है: प्रकाश हानि।
जैसे -जैसे लेज़र्स सिकुड़ जाता है, ऊर्जा गुहा से बच जाती है और फोटोनिक क्रिस्टल संरचनाओं में खामियों से बच जाती है, जो प्रकीर्णन को कम करती है, दक्षता को कम करती है और व्यावहारिक अनुप्रयोगों को सीमित करती है। यह नवाचार वास्तविक - विश्व प्रौद्योगिकियों में उपयोग के लिए पर्याप्त प्रकाश उत्सर्जन को बनाए रखते हुए इन नुकसान को कम करके एक समाधान प्रदान करता है, संभावित रूप से उन अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला को सक्षम करता है जो पहले अव्यावहारिक थे।
प्रोफेसर वांग किजी और डॉ। कुई जीयुआन के नेतृत्व में एनटीयू रिसर्च टीम ने लेजर कैविटी के डिजाइन को फिर से शुरू करके इस चुनौती से संपर्क किया। उनका समाधान फोटोनिक्स में दो उन्नत अवधारणाओं को जोड़ता है: फ्लैट बैंड और मल्टी - निरंतरता (बीआईसी) में बाउंड स्टेट्स।
फ्लैट बैंड ऊर्जा बैंड होते हैं जिसमें प्रकाश तरंगें - शून्य समूह वेग के पास अनुभव करती हैं, जो गुहा के क्षैतिज विमान के भीतर ऊर्जा को सीमित करती हैं। यह दृष्टिकोण यह सुनिश्चित करता है कि प्रकाश संरचना में अनियंत्रित रूप से नहीं फैलता है, जिससे तीव्रता और ध्यान बनाए रखने में मदद मिलती है।
बहु - bics, दूसरी ओर, ऊर्ध्वाधर दिशा में प्रकाश हानि को कम करते हैं, प्रभावी रूप से एक तीन - आयामी कारावास का निर्माण करते हैं जो लेजर को ऊर्जा बर्बाद किए बिना पर्याप्त प्रकाश का उत्सर्जन करने की अनुमति देता है।
इन दो अवधारणाओं को एकीकृत करके, शोधकर्ताओं ने एक लेजर गुहा विकसित की है जो सभी दिशाओं में ऊर्जा रिसाव को कम करता है, पारंपरिक लघु लेजर डिजाइनों पर एक महत्वपूर्ण सुधार को चिह्नित करता है और कॉम्पैक्ट फोटोनिक उपकरणों के लिए एक नया मानक स्थापित करता है।
लेजर की भौतिक संरचना अपनी वैचारिक नींव की तरह ही अभिनव है। NTU टीम ने एक अर्धचालक फोटोनिक क्रिस्टल के भीतर डेज़ी - आकार के एयरहोल की एक आवधिक व्यवस्था बनाई, जो सोने की दो परतों के बीच सैंडविच है।
यह कॉन्फ़िगरेशन प्रकाश के लिए एक अत्यधिक प्रभावी जाल के रूप में कार्य करता है, बिखरने और रिसाव को कम करता है। एयरहोल आकृतियों और जाली व्यवस्था का सावधानीपूर्वक डिजाइन लेजर की उच्च दक्षता के लिए केंद्रीय है, यह सुनिश्चित करते हुए कि ऊर्जा केंद्रित है जहां इसकी आवश्यकता है और नुकसान को कम किया जाता है।
यह सटीक इंजीनियरिंग सैद्धांतिक मॉडलिंग, सामग्री विज्ञान और नैनोफैब्रिकेशन तकनीकों की एक परिणति का प्रतिनिधित्व करता है, यह दर्शाता है कि कैसे अंतःविषय सहयोग उन्नत प्रौद्योगिकियों में सफलताओं को प्राप्त कर सकता है। शोधकर्ताओं का मानना है कि ये तकनीकें भविष्य के विकास को छोटा कर सकती हैं, जो कि लघु ऑप्टिकल सर्किट और फोटोनिक सेंसर में भविष्य के विकास को प्रेरित कर सकती हैं।
इस अल्ट्राकम्पैक्ट लेजर के सबसे होनहार पहलुओं में से एक इसकी परिचालन सीमा है। 30 माइक्रोमीटर और 3 मिलीमीटर के बीच, टेरेहर्ट्ज़ क्षेत्र में कार्य करना, यह 6 जी संचार प्रणालियों के लिए अपेक्षित आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ संरेखित करता है। इसका कॉम्पैक्ट आकार और कम ऊर्जा की खपत इसे अगले - जनरेशन वायरलेस नेटवर्क, पहनने योग्य डिवाइस, ऑप्टिकल कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म और अन्य उभरती हुई प्रौद्योगिकियों में एकीकरण के लिए एक आदर्श उम्मीदवार बनाती है, जिन्हें छोटे, कुशल प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है।
इसके अलावा, डिजाइन बहुमुखी है; एयरहोल और जाली स्थिरांक के आकार को समायोजित करके, लेजर को अन्य तरंग दैर्ध्य में प्रकाश का उत्सर्जन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जिसमें - इन्फ्रारेड और दृश्यमान प्रकाश के पास शामिल हैं।
यह लचीलापन एकीकृत फोटोनिक्स में अनुसंधान और विकास के लिए नई संभावनाओं को खोलता है और अनुकूलन योग्य, उच्च - प्रदर्शन लेजर की एक नई कक्षा को जन्म दे सकता है, जिससे वे चिकित्सा इमेजिंग, पर्यावरणीय संवेदन और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो सकते हैं।
इस वर्ष की शुरुआत में नेचर फोटोनिक्स में प्रकाशित, यह विकास ऊर्जा की खोज में एक प्रमुख मील का पत्थर का प्रतिनिधित्व करता है - कुशल, लघु प्रकाश स्रोत। जैसे -जैसे मांग तेजी से बढ़ती है, अधिक विश्वसनीय वायरलेस संचार और अधिक परिष्कृत ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों, एनटीयू अल्ट्राकम्पैक्ट लेजर जैसे समाधान डिजिटल इन्फ्रास्ट्रक्चर के मूलभूत घटक बन सकते हैं।
लघु लेजर सिस्टम में प्रकाश हानि के मूल मुद्दे को संबोधित करके, एनटीयू शोधकर्ताओं ने व्यावहारिक, स्केलेबल और उच्च - प्रदर्शन फोटोनिक उपकरणों के लिए मार्ग प्रशस्त किया है जो अगले - पीढ़ी संचार और कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों की क्षमताओं को फिर से परिभाषित कर सकते हैं।
