“激光器目前在世界上無處不在，從日常簡單的激光指針到復(fù)雜的激光干涉儀用來探測引力波。我們目前的研究將影響激光在許多領(lǐng)域的應(yīng)用，”Ashok Kodigala說，他是加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣工程系的一名博士生，且是該研究的第一作者。
“因為他們非常規(guī)特性，BIC激光器能夠提供獨特的，現(xiàn)有的激光器技術(shù)還沒有實現(xiàn)的前所未有的性能，” Boubacar Kanté說，他是加州大學(xué)圣地亞哥分校雅可布學(xué)院的電氣工程教授。
例如，BIC激光器可以很容易地調(diào)整實現(xiàn)發(fā)出不同波長的光束，醫(yī)用激光器實現(xiàn)精確的靶向腫瘤細胞而不損傷正常組織中這一有用的功能。BIC激光器還可以制作實現(xiàn)可發(fā)射特殊設(shè)計的形狀的光束（如螺旋、甜甜圈或鐘形曲線）稱為矢量光束，可以使日益強大的計算機和光通信系統(tǒng)可以攜帶的信息比現(xiàn)有的高達10倍以上。
“在當(dāng)今手機、計算機和天文學(xué)中，光源是光數(shù)據(jù)通信技術(shù)的關(guān)鍵部件。在這項工作中，我們提出了一種新的光源，比今天所使用的激光器的功耗和速度方面都更有效，”Babak Bahari說，他是Kanté實驗室電氣工程系的博士生，且是研究合作者。
連續(xù)的束縛態(tài)（BICS）現(xiàn)象，曾在1929年已經(jīng)被預(yù)測存在。連續(xù)的束縛態(tài)的特性是在一個開放的系統(tǒng)中仍然是受限或綁定的。而傳統(tǒng)的波形在一個開放的系統(tǒng)中會逃離，但連續(xù)的束縛態(tài)卻在這種規(guī)范之外而不會逃跑，盡管逃離的路徑是開放的。
在以前的研究中，Kanté和他的研究團隊證明，在微波頻率，該機制可以有效地捕獲和儲存光，使光與物質(zhì)的相互作用增強。現(xiàn)在，他們利用連續(xù)的束縛態(tài)用于新型激光的演示。該小組的這項研究工作發(fā)表于1月12日的《自然》雜志上。
制作連續(xù)態(tài)激光器
在這項工作中的連續(xù)的束縛態(tài)激光器是由一個薄的銦、鎵、砷、磷半導(dǎo)體膜制成的。膜結(jié)構(gòu)為懸浮在空中的圓柱的納米陣列。氣缸由支持橋梁網(wǎng)絡(luò)相互連接，提供了設(shè)備的機械穩(wěn)定性。
利用高頻率的激光束驅(qū)動膜，研究人員誘導(dǎo)連續(xù)的束縛態(tài)系統(tǒng)發(fā)出自己的較低頻率的激光束（在電信頻率）。
“現(xiàn)在，這是一個概念的證明演示，我們確實可以實現(xiàn)激光與連續(xù)的束縛態(tài)的相互作用，“Kanté說。
他說：“值得注意的是，我們可以得到的表面的激光發(fā)生的陣列，其尺寸小到8×8粒子。”。相比較而言，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信、高精度傳感表面激光，稱為VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器），需要更大的尺寸（100倍），因此需要更多的能量來實現(xiàn)陣列激光。
“流行的VCSEL可能有一天會被我們稱之為連續(xù)束縛態(tài)表面發(fā)射激光器所替代，這將實現(xiàn)更小的設(shè)備且消耗更少的功率，” Kanté說。該研究團隊已為這種新型光源申請了專利。
陣列還可以擴大規(guī)模，創(chuàng)造工業(yè)和國防領(lǐng)域應(yīng)用的高功率激光器，他指出。在高功率激光系統(tǒng)中的一個基本挑戰(zhàn)是加熱，以及我們連續(xù)的束縛態(tài)激光器激光技術(shù)的預(yù)測效率，一個嶄新的時代正成為可能，” Kanté說。
研究團隊的下一步研究計劃是制作電動力驅(qū)動的連續(xù)的束縛態(tài)激光器，而不是由另一個激光器作為動力。“一種由電泵浦的激光器在實驗室外很容易攜帶，并且可以通過傳統(tǒng)的電池供電，” Kanté說。
英語原文鏈接：https://phys.org/news/2017-01-laser-based-unusual-physics-phenomenon.html
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