토폴로지 아이솔레이터 덕분에 30개의 레이저를 더 높은 출력의 하나의 레이저로 결합할 수 있었습니다.

VCSEL 레이저의 가장 대중적인 유형입니다. 스마트폰, 컴퓨터 네트워크 또는 의료 기기에서 찾을 수 있습니다. 그들은 거울 사이에 위치한 양자 우물 또는 점에서 빛을 방출합니다. 구덩이와 점은 매우 작으며 그 크기는 마이크로미터 단위로 측정됩니다. 이는 한편으로는 소형화 및 고속 작동이 가능하고, 다른 한편으로는 크기가 레이저의 출력을 제한한다는 장점이 있다. 수십 년의 작업 끝에 이제 VCSEL의 성능을 향상시켜 이전에 사용할 수 없었던 영역에서도 사용할 수 있도록 솔루션이 개발되었습니다.

수십 년 동안 연구자들은 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 그룹으로 작동하도록 하여 성능을 향상시키려고 노력했습니다. 그들은 여러 개의 레이저를 배가된 단일 레이저로 결합하기를 원했습니다. 불행히도 제조 과정에서 최소한의 부정확성으로 인해 레이저 배출량이 서로 동기화되지 않은 소규모 독립 그룹에서 일했습니다. 따라서 하나를 찾을 수 없었습니다 일관된 레이저 빔 만들다.

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이제서야 Sebastian Klembt 주변에 연구원이 있습니다. 뷔르츠부르크 대학 그리고 이스라엘의 Mordechai Segev 기술 연구소 30개의 VCSEL이 일관되게 작동하도록 하는 방법을 개발했습니다. 그들은 전체의 기하학이 과학자들이 연구에서 배운 것과 일치하도록 레이저를 배열함으로써 이것을 수행했습니다. 토폴로지 아이솔레이터 배웠다.

토폴로지 아이솔레이터 특이한 재료들이다. 그것들은 균질하지만 내부는 절연체이고 표면은 도체입니다. 이러한 물질은 오래전에 발견되었지만 레이저에 사용된 역사는 Segev와 Rostock 대학의 연구원들이 최초의 광 위상학적 아이솔레이터를 도입했을 때 겨우 8년이었습니다. 이 레이저에서 빛은 가장자리를 따라 이동했습니다. XNUMX차원 행렬 의 도파관 그들의 충돌로 인해 방해받지 않았습니다. 몇 년 후, Segev와 다른 동료 그룹은 그러한 많은 레이저가 함께 작동하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 그러나 시스템에는 상당한 제한이 있었습니다. 빛은 그것을 만든 시스템의 평면에서 순환했습니다. 이것은 차례로 시스템의 성능이 발광 소자의 크기에 의해 제한됨을 의미했습니다. 연구원들은 이것을 소켓이 하나뿐인 발전소와 비교합니다.

새로운 VSCEL 토폴로지 어레이는 팁에 나노 스케일 기둥이 있는 두 가지 유형의 벌집형 매트릭스로 구성됩니다. 행렬의 한 유형은 신장된 행렬이고 다른 하나는 압축된 행렬입니다. 과학자들은 이 둘 사이에 특별한 인터페이스를 만들었습니다. 매개변수가 정확하면 레이저 사이에 빛이 흘러야 하는 위치에 토폴로지 인터페이스가 생성됩니다. 이 지속적인, 위상 보호 광속 이는 각 레이저의 빛이 일관된 빔을 얻기 위해 다른 모든 레이저에 도달해야 함을 의미한다고 Segev는 설명합니다. 따라서 빛은 어레이 전체를 순환하지만 어레이를 구성하는 개별 레이저에서도 방출됩니다.

사이언스(Science)에 따르면 평면에서 낮은 수준의 결합은 여러 개별 방출원이 단일 소스로 작용하도록 하는 데 충분합니다.