激光器又出“幺蛾子” 拓扑结构打造任意空腔形状

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据外媒消息,美国研究人员近日研发了一种新型拓扑激光器。据悉,该激光器拥有拓扑腔结构,光线可以在任意形状空腔中反射且不发生散射。

据了解,拓扑绝缘体的大部分体积无法通过电流,但可进行边缘态的单方向导电,在没有散射或漏电的情况下,能够巧妙地绕过角落和表面的瑕疵。实际上,在任意导体薄片上施加电场以及垂直于电场的磁场即可产生该种“受拓扑保护”的电流。由于光子没有磁矩,因此不受磁场的直接影响,应用入射光激发的电子来实现类似的效果。从而产生磁场对这些电子产生不同的影响,反过来也会对光产生不同的影响的效果。

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其实,在硅光子学中,红外波长下材料对磁场的反应非常微弱,人们普遍认为不能够产生光学带隙传输电磁波。此次试验中,研究人员使用了两种光子晶体,并将其中一个光子晶体保存在另一个光子晶体内部,并将两个晶体置于磁性矿物钇铁石榴石的顶部。内部晶体由一系列排列成正方形栅格状的星形晶胞组成,而外部晶体为具有圆柱孔的三角形栅格状。两个晶体之间的接触面则是激光器的空腔,因此激光在该空腔中被放大,形成任意空腔拓扑结构。

据业界专业人士表示,这是光学磁偏不可逆中首个非交互的拓扑光子材料。将来可应用于远距通信波长,还可促进硅光子器件的小型化,并且能够保证在量子传输过程中,信息不被散射窃取,该激光器应用市场广阔。

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