Digital Tהינק Tקרסול (DTT)

הודות למבודדים טופולוגיים, ניתן היה לשלב 30 לייזרים ללייזר אחד בעוצמה גבוהה יותר.

VCSELs הם סוג הלייזר הפופולרי ביותר. ניתן למצוא אותם בסמארטפונים, ברשתות מחשבים או במכשירים רפואיים. הם פולטים אור מבארות קוונטיות או נקודות הממוקמות בין מראות. הבורות והנקודות קטנים ביותר, גודלם נמדד בשברירי מיקרומטר. זה יתרון מצד אחד שכן הוא מאפשר מזעור והפעלה במהירות גבוהה ומצד שני הגודל מגביל את עוצמת הלייזר. לאחר עשרות שנים של עבודה, פותח כעת פתרון להגברת הביצועים של VCSELs כך שניתן יהיה להשתמש בהם גם באזורים שבהם לא ניתן היה להשתמש בהם בעבר.

במשך עשרות שנים, חוקרים מנסים לשפר את הביצועים של לייזרים פולטי משטח חלל אנכי (VCSELs) על ידי אילוץ אותם לעבוד בקבוצות. הם רצו לשלב מספר לייזרים לאחד עם כוח מוכפל. למרבה הצער, אי דיוקים מינימליים בתהליך הייצור הביאו לכך לייזר עבדו בקבוצות עצמאיות קטנות שהפליטות שלהן לא היו מסונכרנות זו עם זו. לכן לא ניתן היה למצוא אחד כזה קרן לייזר קוהרנטית ליצור.

 אלה

רק עכשיו יש חוקרים סביב סבסטיאן קלמבט מה- אוניברסיטת וירצבורג ומרדכי שגב מהישראלי המכון הטכנולוגי של הטכניון פיתח שיטה לאלץ 30 VCSELs לעבוד בצורה קוהרנטית. הם השיגו זאת על ידי סידור הלייזרים כך שהגיאומטריה של השלם תואמת את מה שהמדענים למדו מהמחקר שלהם מבודדים טופולוגיים למד.

מבודדים טופולוגיים הם חומרים יוצאי דופן. הם הומוגניים, אבל בפנים הם מבודדים, בעוד פני השטח שלהם הם מוליך. חומרים כאלה התגלו לפני זמן רב, אך ההיסטוריה של השימוש בהם בלייזרים היא רק בת 8 שנים כאשר שגב וחוקרים מאוניברסיטת רוסטוק הציגו את המבודד הטופולוגי הפוטוני הראשון. בלייזר זה, האור נע לאורך הקצוות של a מטריצה ​​דו מימדית של מובילי גלים ולא הפריעו מהמורות שלהם. כמה שנים לאחר מכן, שגב וקבוצה נוספת של עמיתים לעבודה הראו שאפשר להפעיל הרבה לייזרים כאלה ביחד. עם זאת, למערכת היו מגבלות משמעותיות. האור הסתובב במישור המערכת שיצרה אותו. זה בתורו אומר שביצועי המערכת הוגבלו על ידי גודל המכשיר פולט האור. החוקרים משווים זאת לתחנת כוח שיש לה רק שקע אחד.

המערך הטופולוגי החדש של VSCEL מורכב משני סוגים של מטריצות חלת דבש עם עמודים ננומטריים על הקצות. סוג אחד של מטריצה ​​הוא מטריצה ​​מתוחה והשני הוא מטריצה ​​דחוסה. מדענים יצרו ממשק מיוחד בין שני אלה. אם הפרמטרים נכונים, נוצר ממשק טופולוגי שבו האור צריך לזרום בין הלייזרים. הרציף הזה, שטף אור מוגן טופולוגית אומר שהאור מכל לייזר צריך להגיע לכל שאר הלייזרים כדי לקבל קרן קוהרנטית, מסביר שגב. אז האור מסתובב בכל המערך, אבל גם נפלט על ידי הלייזרים הבודדים המרכיבים את המערך.

רמה נמוכה של צימוד במטוס מספיקה כדי לאלץ מספר מקורות פליטה בודדים לפעול כמקור יחיד, על פי סיינס.