Fusão de BICs na estrutura de tamanho finito. a Distribuição de campo Hz calculada em a =573 nm no domínio de tamanho finito com N =15. N é o número de orifícios de ar ao longo da direção vertical (ou horizontal). b Distribuições de carga topológica em FT (Hz) antes da fusão (esquerda), pré-fusão (meio), e mesclagem (direita). FT denota a transformação espacial de Fourier. O círculo branco de 7 ° indica o primeiro mínimo de campo. c Ilustrações esquemáticas da perda radiativa nos três casos correspondentes a b. d Fator de radiação calculado, definido como | FT (Hz) / Q | , para a =568, 573, 576, e 578 nm. A maior área escura é obtida na pré-fusão de a =573 nm. e Os valores do fator de radiação inverso plotados em função da constante de rede para N =15 (preto) e N =21 (roxo). A linha tracejada vermelha vertical indica o ponto de fusão no domínio de tamanho infinito. f Fator Q radiativo para N =15 em função da constante de rede, calculado pela simulação FDTD. Crédito:DOI:10.1038 / s41467-021-24502-0
Físicos da Australian National University (ANU) desenvolveram lasers microscópicos extremamente poderosos que são ainda menores do que o comprimento de onda da luz que eles produzem.
Os chamados 'nanolasers' têm uma grande variedade de métodos médicos, cirúrgico, usos industriais e militares, cobrindo tudo, desde depilação a impressoras a laser e vigilância noturna.
De acordo com o pesquisador principal, Professor Yuri Kivshar, os nanolasers desenvolvidos por sua equipe prometem ser ainda mais poderosos do que os lasers existentes, permitindo que sejam úteis em dispositivos de menor escala.
"Eles também podem ser integrados em um chip, " ele disse.
"Por exemplo, eles podem ser montados diretamente na ponta de uma fibra óptica para clarear ou operar em um ponto específico dentro do corpo humano.
"Esta tecnologia usa luz laser em vez de eletrônicos, uma abordagem chamada fotônica. É emocionante ver como isso pode ser realizado em dispositivos práticos do dia a dia, como telefones celulares. "
A equipe do professor Kivshar usou um truque inteligente para modificar os lasers convencionais, que tradicionalmente compreendem alguma forma de dispositivo de amplificação de luz colocado entre dois espelhos. Conforme a luz salta para frente e para trás entre os dois espelhos, ela se torna cada vez mais brilhante.
Em vez de espelhos, a equipe de pesquisa criou um dispositivo que funciona como fones de ouvido com cancelamento de ruído "de dentro para fora" e que retém a energia e evita que ela escape. A energia da luz aprisionada se acumula em um forte, laser bem moldado.
Esse truque supera um desafio bem conhecido dos nanolasers - o vazamento de energia.
Para fabricar o laser, a equipe colaborou com o professor Hong-Gyu Park e seu grupo na Universidade da Coreia.
Os pesquisadores dizem que a eficiência do dispositivo foi alta - apenas uma pequena quantidade de energia foi necessária para iniciar o brilho do laser - com um limite cerca de 50 vezes menor do que qualquer nanolaser e feixe estreito relatado anteriormente.
O professor Kivshar disse que o novo laser se baseia em uma descoberta da mecânica quântica feita quase 100 anos atrás.
"Esta solução matemática foi publicada por Wigner e von Neumann em 1929, em um artigo que parecia muito estranho na época - não foi explicado por muitos anos, "Professor Kivshar disse.
"Agora, essa descoberta de 100 anos está impulsionando a tecnologia de amanhã."
A pesquisa é relatada em Nature Communications .
