Graças aos isoladores topológicos, foi possível combinar 30 lasers em um laser de maior potência.

VCSELs são o tipo de laser mais popular. Eles podem ser encontrados em smartphones, redes de computadores ou dispositivos médicos. Eles emitem luz de poços quânticos ou pontos localizados entre os espelhos. As covas e pontos são extremamente pequenos, seu tamanho é medido em frações de um micrômetro. Esta é uma vantagem, por um lado, porque permite a miniaturização e operação em alta velocidade e, por outro lado, o tamanho limita a potência do laser. Após décadas de trabalho, uma solução agora foi desenvolvida para aumentar o desempenho dos VCSELs, de forma que eles também possam ser usados ​​em áreas onde antes não podiam ser usados.

Durante décadas, os pesquisadores tentaram melhorar o desempenho dos lasers emissores de superfície da cavidade vertical (VCSELs), forçando-os a trabalhar em grupos. Eles queriam combinar vários lasers em um único com potência multiplicada. Infelizmente, imprecisões mínimas no processo de fabricação resultaram neste Laser trabalharam em pequenos grupos independentes cujas emissões não eram sincronizadas entre si. Portanto, não foi possível encontrar um feixe de laser coerente para criar.

 Aqueles

Só agora os pesquisadores de Sebastian Klembt da Universität Würzburg e Mordechai Segev do israelense Instituto Tecnológico Technion desenvolveu um método para forçar 30 VCSELs a trabalhar de forma coerente. Eles fizeram isso organizando os lasers de modo que a geometria do todo coincidisse com o que os cientistas aprenderam com suas pesquisas isoladores topológicos tinha aprendido.

Isoladores topológicos são materiais incomuns. Eles são homogêneos, mas por dentro são isolantes, enquanto sua superfície é um condutor. Esses materiais foram descobertos há muito tempo, mas a história de seu uso em lasers tem apenas 8 anos quando Segev e pesquisadores da Universidade de Rostock introduziram o primeiro isolador topológico fotônico. Neste laser, a luz se moveu ao longo das bordas de um matriz bidimensional de Waveguides e não foi perturbado por seus solavancos. Alguns anos depois, Segev e outro grupo de colegas de trabalho mostraram que era possível fazer com que muitos desses lasers funcionassem juntos. No entanto, o sistema tinha limitações significativas. A luz circulou no plano do sistema que a criou. Isso, por sua vez, significava que o desempenho do sistema era limitado pelo tamanho do dispositivo emissor de luz. Os pesquisadores comparam isso a uma usina de energia que tem apenas um soquete.

A nova matriz topológica VSCEL consiste em dois tipos de matrizes em favo de mel com pilares em nanoescala nas pontas. Um tipo de matriz é uma matriz esticada e o outro é uma matriz comprimida. Os cientistas criaram uma interface especial entre esses dois. Se os parâmetros estiverem corretos, uma interface topológica é criada onde a luz deve fluir entre os lasers. Este contínuo, fluxo de luz topologicamente protegido significa que a luz de cada laser deve atingir todos os outros lasers para obter um feixe coerente, explica Segev. Assim, a luz circula por toda a matriz, mas também é emitida pelos lasers individuais que compõem a matriz.

Um baixo nível de acoplamento no avião é suficiente para forçar uma série de fontes de emissão individuais a agirem como uma única fonte, de acordo com a Science.