一直以來，如何更有效的發(fā)射激光是科學家的不懈追求，最新的研究打開了全新的研究思路。
激光與原子能、半導體、計算機共同被視為20世紀的現代四項發(fā)明，激光技術就是一項用光或放電等強能量激發(fā)特定的物質而產生光的技術，它應用于機械、航空、電子等多項領域。
科學家首次利用拓撲光子學創(chuàng)造激光束
目前，光纖激光器是最為廣泛應用的一種激光器。根據預測，全球光纖激光器的銷售額將由 2017年的 15．90 億美元增加到 2020 年的 25．00 億美元，年復合增長率為 16．28％。隨著激光器的急速發(fā)展，相應的，各國在激光技術上的研究也從未停止過。
在最新的研究中，以色列海法Technion研究所的Mordechai Segev及其團隊基于拓撲光子學創(chuàng)造了一個激光束，且其中的光波是同相的。這就意味著該技術的能量損耗將會更低，即激光發(fā)射效率更高。
科學家首次利用拓撲光子學創(chuàng)造激光束
實驗中，研究團隊將一系列圓形通道蝕刻到半導體材料芯片的表面，并從芯片上方將紅外光投射到該結構上，這些圓形通道精確捕獲特定波長的光波，然后使光波從一個環(huán)路移動到下一個環(huán)路，以形成光子系統(tǒng)。
但是在光子系統(tǒng)中，波傳播的方向是可逆的，這樣會導致能量損耗。去年，在加利福尼亞大學BoubacarKanté的研究中，他采用磁場來限制波的傳播來解決這個問題；與之不同的是，此次Segev采用的是，圓形通道的不對稱設計，該設計本身就會優(yōu)先篩選波的一個方向的傳播，這樣不但避免了能量損耗的問題，還使得循環(huán)光脈沖被增強或放大。
兩種方法有著本質的區(qū)別，雖然BoubacarKanté的方法形成了激光束，但是利用磁場對其進行限制或多或少對激光束的發(fā)射能量進行了削弱，而Segev的改進則要巧妙得多。
對此，Segev說道：“這要得益于拓撲保護，該系統(tǒng)完美的告訴我們不完美的恰恰是最穩(wěn)定的。”
“大多數物理學家懷疑拓撲光子學會和激光產生兼容，從而導致發(fā)射不了激光，但事實上，這些系統(tǒng)通常比我們現有的系統(tǒng)更容易工作。”
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