Self - Organisasi merujuk kepada fenomena resonans kolektif di mana unsur -unsur individu secara spontan mengatur ke dalam corak yang diperintahkan melalui interaksi dalaman. Walau bagaimanapun, penyegerakan multimode huru -hara dalam rongga laser semikonduktor tradisional mengehadkan prestasi mereka dalam aplikasi praktikal. Fotonik topologi, yang berasal dari teori keadaan topologi dalam fizik bahan pekat, menggunakan "invarian topologi" untuk menggambarkan struktur band kristal fotonik. Pendekatan ini menawarkan paradigma baru untuk membina keadaan fotonik yang mantap, unidirectional, dan sangat setempat.
Baru -baru ini, satu pasukan yang diketuai oleh ahli akademik Zheng Wanhua dari Institut Semikonduktor, Akademi Sains China, menerbitkan kerja terobosan dalam ulasan Laser & Photonics. Mereka berjaya mengamati diri - pelepasan laser yang dianjurkan berdasarkan keadaan kelebihan topologi yang diselaraskan, mencapai skala besar - tinggi - output laser koheren. Kejayaan ini tepat menyelesaikan percanggahan teras dalam laser tradisional - Kekangan bersama antara kuasa tinggi dan koheren tinggi . - perdagangan - off sering dikenakan oleh kekangan fizikal dalam peranti konvensional. Memanfaatkan mekanisme penyegerakan diri yang dibantu oleh modulasi Hermitian yang diselaraskan oleh protologi topological. Pada masa yang sama, ia memperluaskan pengagihan tenaga melalui penghapusan, akhirnya membentuk penyelesaian teknikal yang inovatif yang secara sinergis mengoptimumkan "kuasa -."
Rajah 1 Skematik diri - output laser topologi yang teratur dan prinsip asas
Bermula dari satu klasik - topologi dimensi su - Schrieffer - model Heeger (ssh), pasukan penyelidikan memanfaatkan perlindungan simetri kiral struktur untuk memodulasi kekuatan gandingan di dalam kekasatan SSH, Pada masa yang sama, melalui modulasi Hermitian bukan - berdasarkan struktur elektrod corak, keadaan kelebihan topologi yang diselaraskan mengekalkan dominasi ke atas latar belakang yang tidak disengajakan, mempamerkan corak penganjur diri yang unik -. Berbanding dengan laser kristal fotonik skala bersamaan, laser topologi ini mempamerkan koheren spatial yang lebih tinggi, menghasilkan ambang yang lebih rendah, mod output spatial yang lebih stabil, dan kontras speckle yang lebih tinggi. Selain itu, ia memperluaskan skala pengedaran spatial dari keadaan kelebihan topologi dan menggabungkan pengganding shift fasa untuk meningkatkan ketumpatan kuasa optik output.
Rajah 2 Reka bentuk skematik keadaan kelebihan topologi yang diselaraskan
Rajah 3 Perbandingan laser topologi dengan eksperimen kristal fotonik pada skala bersamaan
Pendekatan ini bukan sahaja mempelbagaikan laluan teknikal untuk laser topologi tetapi juga sejajar dengan trend fotonik topologi yang meresap cip fotonik bersepadu dan tinggi - pemancar optik prestasi, terus memajukan penggunaan praktikal fizik topologi dalam fotonik. Penemuan, bertajuk "Self - Lasing teratur keadaan yang disahpepijat yang diaktifkan oleh manipulasi Hermitian dan simetri kiral," telah diterbitkan dalam ulasan laser & photonics (DOI: 10.1002/lpor.20250172). Penyelidik postdoctoral Chen Jingxuan dan calon doktor Tang Chenyan dari Institut Semikonduktor, Akademi Sains Cina, adalah pengarang pertama Co -. Penyelidik muda Wang Mingjin dan ahli akademik Zheng Wanhua adalah pengarang yang sepadan.
