हाल ही में, स्लोवेनिया में स्टीफन इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर इरेना ड्रेवेनसेक ओलेनिक के सहयोग से, नानकई विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ फिजिकल साइंसेज के प्रोफेसर झांग शिनझेंग, चेन झीगांग और जू जिंगजुन के नेतृत्व में एक टीम ने पहली बार उच्च लेजर रूपांतरण दक्षता के साथ एक गोलाकार ध्रुवीकृत लचीली टोपोलॉजिकल वर्टिकल {{0}गुहा सतह {{1}उत्सर्जक लेजर (वीसीएसईएल) का प्रदर्शन किया है। शोध के निष्कर्ष, जिसका शीर्षक था "सॉफ्ट-मैटर-बेस्ड टोपोलॉजिकल वर्टिकल कैविटी सरफेस एमिटिंग लेजर्स," प्रकाश: विज्ञान और अनुप्रयोग में प्रकाशित किया गया था और दूसरे अंक के लिए कवर आलेख के रूप में चुना गया था।
यह टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल एक आयामी ऑप्टिकल सुपरलैटिस संरचना पर आधारित है जो एक पॉलिमर कोलेस्टेरिक लिक्विड क्रिस्टल (पीसीएलसी) फिल्म स्पिन से बना है, जो एक फ्लोरोसेंट गेन माध्यम और एक वाणिज्यिक माइलर फिल्म के साथ लेपित है। सुपरलैटिस में एक संग्राहक क्षमता होती है जो व्युत्क्रम समरूपता को तोड़ती है, जो सेमेनोव इंसुलेटर और क्वांटम वैली हॉल प्रभाव के समान दो आयामी सिंथेटिक पैरामीटर स्पेस में होती है। वे प्रदर्शित करते हैं कि यह टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल कम पंप शक्तियों पर उत्कृष्ट एकल मोड लेजर उत्सर्जन को बनाए रखता है। विशेष रूप से, यह पतली फिल्म टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल बेहद कम उत्पादन लागत प्रदान करती है, इसके लिए किसी जटिल निर्माण तकनीक की आवश्यकता नहीं होती है, इसे किसी भी आकार के सब्सट्रेट पर आसानी से एकीकृत किया जा सकता है, और कई मोड़ के बाद भी इसकी वांछित लेजर विशेषताओं और बीम स्टीयरिंग क्षमता बरकरार रहती है।
ऑप्टिकल सूचना प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति और फोटोनिक चिप्स में लघुकरण, हल्के डिजाइन और एकीकरण की बढ़ती मांग के साथ, ऑन{0}}चिप लेजर के विकास ने अधिक ध्यान आकर्षित किया है। हालाँकि, चालू चिप लेज़रों को अभी भी महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिनमें कम आउटपुट पावर और खराब स्थिरता शामिल है। टोपोलॉजिकली संरक्षित लेज़र चिप लेज़रों पर उच्च स्थिरता और कम सीमा प्राप्त करने के लिए एक प्रभावी डिज़ाइन दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। हालाँकि, अर्धचालक सामग्रियों द्वारा बाधित, अधिकांश टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल के निर्माण के लिए वर्तमान में जटिल और सटीक प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। उनकी लेज़िंग तरंग दैर्ध्य मुख्य रूप से निकट अवरक्त बैंड तक ही सीमित होती है, और उनमें निश्चित ज्यामिति होती है जो ट्रांसलेशनल बीम स्टीयरिंग में असमर्थ होती है। इसलिए, नरम पदार्थ सामग्री और नए सिद्धांतों का उपयोग करके यांत्रिक रूप से लचीले, ध्रुवीकरण, ध्रुवीकरण और हल्के चिप टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल का कम लागत वाला विकास महत्वपूर्ण सैद्धांतिक और व्यावहारिक मूल्य रखता है।
मौलिक निर्माण सिद्धांत और संश्लेषण पैरामीटर एक का स्थान-आयामी लचीले ऑप्टिकल सुपरलैटिस
अनुसंधान के दौरान, टीम ने सबसे पहले दो अलग-अलग मोटाई की मायलर फिल्मों को पीसीएलसी पतली फिल्मों के साथ एक-एक आयामी बाइनरी ऑप्टिकल सुपरलैटिस संरचना बनाने के लिए स्टैक किया, जो स्थानिक व्युत्क्रम समरूपता को तोड़ती है। एक सिंथेटिक पैरामीटर स्पेस के निर्माण के लिए युग्मन गुणांक मॉड्यूलेशन की शुरुआत करके, उन्होंने हेटेरो{2}साइट क्षमता वाले एबी और बीए सुपरलैटिस के बीच टोपोलॉजिकल गुणों में अंतर को स्पष्ट किया, जो दो -आयामी हेक्सागोनल लैटिस में क्वांटम वैली हॉल प्रभाव के अनुरूप है। इसके बाद, वे टोपोलॉजिकल रूप से संरक्षित इंटरफ़ेस स्थिति उत्पन्न करने के लिए अलग-अलग टोपोलॉजिकल गुणों के साथ एबी और बीए सुपरलैटिस में शामिल हो गए। ये इंटरफ़ेस स्टेट्स बैंडगैप के भीतर उच्च स्थानीयकरण प्रदर्शित करते हैं और संरचनात्मक विकार के खिलाफ मजबूती प्रदर्शित करते हैं, जो लेजर दोलन के लिए एक आदर्श ऑप्टिकल कैविटी मोड प्रदान करते हैं। प्रायोगिक तौर पर, टीम ने पीसीएलसी पतली फिल्म सतह पर गेन डाई PM597 को स्पिन करके 17 परतों वाला एक लचीला लेजर उपकरण तैयार किया। 532 एनएम स्पंदित लेजर पंपिंग के तहत, डिवाइस ने 0.47 μJ (1.5 mW·cm⁻²) जितनी कम सीमा के साथ 575.4 एनएम पर बाएं हाथ से ध्रुवीकृत टोपोलॉजिकल लेजर आउटपुट प्राप्त किया, जो 4.0% की ढलान दक्षता प्रदर्शित करता है। लेजर बीम उत्कृष्ट दिशात्मकता प्रदर्शित करता है, इसके स्थानिक वितरण पंप स्पॉट आकार के साथ अत्यधिक सुसंगत है, जो छवि संचरण और प्रदर्शन में संभावित अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, झुकते समय पंप लेजर की दिशा को ठीक करने और फिल्म को नीचे से ऊपर की ओर ले जाने से, पंप प्रकाश ने नमूने के पांच अलग-अलग क्षेत्रों (I - V) को रोशन किया, जिससे उत्सर्जित लेजर ऑप्टिकल स्क्रीन पर नीचे से ऊपर की ओर क्रमिक रूप से चला गया। वीसीएसईएल फिल्म की वक्रता त्रिज्या को समायोजित करने से बीम स्टीयरिंग कोण नियंत्रित होता है। यह संपत्ति टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल को लेजर डिवाइस को घुमाए बिना कई कोणों पर लेजर प्रकाश उत्सर्जित करने में सक्षम बनाती है। विशेष रूप से, टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल लंबे समय तक पंपिंग के बाद भी अपने मूल लेजर प्रदर्शन को बनाए रखते हुए थर्मल स्थिरता प्रदर्शित करता है। ये विशेषताएं पहनने योग्य डिस्प्ले, इलेक्ट्रॉनिक एंटी-जालसाजी और लेजर स्कैनिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न पहनने योग्य फोटोनिक उपकरणों के साथ एकीकरण को सक्षम बनाती हैं।
लचीले टोपोलॉजिकल वीसीएसईएल का अनुप्रयोग प्रदर्शन
यह कार्य मुख्य रूप से नानकाई विश्वविद्यालय में आयोजित किया गया था। पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता वांग यू और नानकाई विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ज़िया शिकी सह-प्रथम लेखक हैं, जबकि प्रोफेसर झांग शिनझेंग, चेन झीगांग और जू जिंगजुन संबंधित लेखक हैं। अनुसंधान को चीन के राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, तियानजिन प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन की प्रमुख परियोजना, चीन पोस्टडॉक्टोरल साइंस फाउंडेशन और स्लोवेनियाई अनुसंधान एजेंसी से समर्थन प्राप्त हुआ।
DeepL.com से अनुवादित (मुफ़्त संस्करण)
