Nýlega hefur teymi undir forystu prófessoranna Zhang Xinzheng, Chen Zhigang og Xu Jingjun frá Raunvísindasviði Nankai háskólans, í samvinnu við prófessor Irena Drevenšek Olenik frá Stefan Institute í Slóveníu, sýnt í fyrsta skipti hringskautaðan sveigjanlegan staðfræðilegan lóðréttan-leysisgeislaskilvirkni (SEL)flata með mikilli skilvirkni í leysigeisli (SEL){{1}. Rannsóknarniðurstöðurnar, sem bera titilinn "Soft-Matter-Based Topological Vertical Cavity Surface Emitting Lasers," voru birtar í Light: Science & Applications og valdar sem forsíðugrein fyrir annað heftið.
Þetta staðfræðilega VCSEL er byggt á einnar-optískri ofurgrindarbyggingu sem samanstendur af fjölliða kólesterískum fljótandi kristal (PCLC) filmusnúningi-húðað með flúrljómandi styrkingarmiðli og Mylar filmu í auglýsingum. Ofurgrindur eru með mótaðan mögulegan brunn sem brýtur andhverfusamhverfu, hliðstætt Semenov einangrunartækjum og skammtadalshallaáhrifum í tvívíða gervibreyturými. Þeir sýna fram á að þetta staðfræðilega VCSEL viðheldur framúrskarandi stakri-ham leysigeislun við lágt dæluafl. Athyglisvert er að þessi þunnu-filmu toppfræðilega VCSEL býður upp á afar lágan framleiðslukostnað, krefst engrar flókinnar framleiðslutækni, auðvelt er að samþætta það við undirlag af hvaða lögun sem er og heldur æskilegum leysieiginleikum sínum og geislastýringu jafnvel eftir margar beygjur.
Með stöðugri framþróun ljósfræðilegrar upplýsingatækni og vaxandi eftirspurn eftir smæðun, léttri hönnun og samþættingu í ljóseindaflögum, hefur þróun á-flögum leysigeisla vakið vaxandi athygli. Hins vegar standa núverandi leysir á-flísum enn frammi fyrir verulegum áskorunum, þar á meðal lágt framleiðsla og lélegur stöðugleiki. Toppfræðilega verndaðir leysir bjóða upp á áhrifaríka hönnunaraðferð til að ná háum stöðugleika og lágum þröskuldi á-flísar. Hins vegar, bundin af hálfleiðaraefnum, krefst tilbúningur flestra staðfræðilegra VCSELs nú flókinna og nákvæma ferla. Bylgjulengdir þeirra eru fyrst og fremst bundnar við nær-innrauða bandið og þeir búa yfir föstum rúmfræði sem ekki er fær um að stýra geislasýringu. Þess vegna hefur lítil-kostnaður við vélrænt sveigjanlegan, skautun-viðhald og léttar á-flísar toppfræðilegum VCSELs sem nota mjúk efni og nýjar meginreglur verulegt fræðilegt og hagnýtt gildi.
Grundvallarbyggingarregla og samsetning færibreyturýmis einnar-sveigjanlegra optískra ofurgrinda
Meðan á rannsókninni stóð staflaði teymið fyrst Mylar-filmur af tveimur mismunandi þykktum með PCLC-þunnum filmum til að mynda ein-víddar tvívíddar sjónrænar ofurgrindurbyggingar sem rjúfa rýmissnúningssamhverfu. Með því að innleiða tengingarstuðlamótun til að smíða tilbúið færibreyturými, skýrðu þeir muninn á staðfræðilegum eiginleikum á milli AB og BA ofurgrindanna með hetero-staðmöguleika, hliðstætt skammtadalsáhrifum Hall í tvívíða sexhyrndum grindum. Í kjölfarið sameinuðust þeir AB og BA ofurgrindur með mismunandi staðfræðilega eiginleika-einn með jafnri tengingu og hinn með hetero-síðumöguleika-til að mynda staðfræðilega vernduð viðmótsástand. Þessar viðmótsstöður sýna mikla staðsetningu innan bandbilsins og sýna styrkleika gegn skipulagsröskun, sem gefur tilvalið ljósholaham fyrir leysisveiflu. Í tilraunaskyni framleiddi teymið sveigjanlegt leysitæki með 17 lögum með því að snúa-húðun litarefninu PM597 á PCLC þunnfilmu yfirborð. Undir 532 nm púlslausri leysisdælingu náði tækið örvhentu-hringskautuðu staðfræðilegu leysirúttakinu við 575,4 nm með allt að 0,47 μJ (1,5 mW·cm⁻²) þröskuld, sem sýndi hallavirkni upp á 4,0%. Leisargeislinn sýnir framúrskarandi stefnuvirkni, þar sem dreifing hans í rúmi er mjög í samræmi við lögun dælublettsins, sem sýnir hugsanlega notkun í myndflutningi og birtingu. Ennfremur, með því að festa dæluleysisstefnuna á meðan að beygja og færa filmuna frá botni til topps, lýsti dæluljósið upp fimm aðskild svæði (I-V) sýnisins, sem olli því að leysirinn hreyfðist í röð frá botni til topps á sjónskjánum. Að stilla sveigjuradíus VCSEL filmunnar stjórnar enn frekar geislastýringarhorninu. Þessi eiginleiki gerir staðfræðilega VCSEL kleift að gefa frá sér leysiljós í mörgum sjónarhornum án þess að snúa leysibúnaðinum. Athyglisvert er að staðfræðilega VCSEL sýnir hitastöðugleika og viðheldur upprunalegum leysigeislavirkni jafnvel eftir langvarandi dælingu. Þessir eiginleikar gera kleift að samþætta við ýmis ljóseindatæki sem hægt er að bera á sér fyrir forrit eins og skjái sem hægt er að klæðast, rafrænum vörnum gegn-fölsun og leysiskönnun.
Sýning á umsókn um sveigjanlegt staðfræðilegt VCSEL
Þessi vinna fór fyrst og fremst fram við Nankai háskólann. Nýdoktorsfræðingurinn Wang Yu og prófessor Xia Shiqi við Nankai háskólann eru með-fyrstu höfundum, en prófessorarnir Zhang Xinzheng, Chen Zhigang og Xu Jingjun eru samsvarandi höfundar. Rannsóknin hlaut stuðning frá National Key R&D Program of China, National Natural Science Foundation of China, lykilverkefni Tianjin Natural Science Foundation, China Postdoctoral Science Foundation og Slóvensku rannsóknarstofnuninni.
Þýtt með DeepL.com (ókeypis útgáfa)
