Sekelompok peneliti Tiongkok telah menemukan kristal optik ultra-tipis baru yang hemat energi menggunakan teori baru yang meletakkan dasar bagi teknologi laser generasi berikutnya.
Boron nitrida bengkok yang dikembangkan oleh tim tersebut memiliki ketebalan mikrometer, menjadikannya kristal optik tertipis di dunia, kata Profesor Wang Enge dari Fakultas Fisika Universitas Peking baru-baru ini kepada Xinhua. Dibandingkan dengan kristal konvensional dengan ketebalan yang sama, efisiensi energinya meningkat 100 hingga 10,000 kali lipat.
Wang, seorang akademisi di Akademi Sains Tiongkok, mengatakan bahwa hasil ini merupakan inovasi orisinal dalam teori kristal optik Tiongkok dan membuka bidang baru dalam pembuatan kristal optik dari bahan film tipis dua dimensi berelemen cahaya.
Hasil penelitiannya baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters.
Laser adalah salah satu teknologi dasar masyarakat informasi. Kristal optik dapat mewujudkan fungsi seperti konversi frekuensi, amplifikasi parametrik, dan modulasi sinyal, dan merupakan komponen kunci perangkat laser.
Dalam 60 tahun terakhir, penelitian dan pengembangan kristal optik terutama dipandu oleh dua teori pencocokan fase yang diajukan oleh para ilmuwan Amerika.
Namun, karena keterbatasan model teoritis tradisional dan sistem material, kristal yang ada sulit memenuhi persyaratan miniaturisasi, integrasi tinggi, dan fungsionalisasi perangkat laser untuk pengembangan di masa depan. Perkembangan teknologi laser generasi mendatang memerlukan terobosan dalam teori dan material kristal optik.
Wang Engo dan Prof. Liu Kaihui, direktur Institut Fisika Materi dan Material Terkondensasi, Sekolah Fisika, Universitas Peking, memimpin tim untuk mengembangkan teori pencocokan fase ketiga berdasarkan sistem material elemen ringan - teori pencocokan fase memutar.
"Laser yang dihasilkan oleh kristal optik dapat dilihat sebagai kolom gerak individual. Mekanisme puntiran dapat membuat arah dan kecepatan setiap individu menjadi sangat terkoordinasi, sehingga sangat meningkatkan efisiensi konversi energi laser," jelas Liu, yang juga wakil direktur dari Institut Persimpangan Bahan Kuantum Elemen Cahaya di Pusat Sains Terpadu Nasional Huairou di Beijing.
Dia mengatakan penelitian ini membuka mode desain dan sistem material yang benar-benar baru, mewujudkan seluruh rangkaian inovasi orisinal mulai dari teori optik dasar hingga ilmu dan teknologi material.
“Ketebalan kristal TBN berkisar antara 1 hingga 10 mikrometer. Sebagian besar kristal optik yang kita kenal sebelumnya memiliki ketebalan pada level satu milimeter atau bahkan sentimeter,” tambah Liu.
Teknologi produksi TBN saat ini sedang dipatenkan di Amerika, Inggris, Jepang dan negara-negara lain. Tim ini telah memproduksi prototipe laser TBN dan bekerja sama dengan perusahaan untuk mengembangkan teknologi laser generasi berikutnya.
“Kristal optik adalah landasan pengembangan teknologi laser, dan masa depan teknologi laser ditentukan oleh teori desain dan teknologi produksi kristal optik,” kata Wang.
Dengan ukurannya yang sangat tipis, potensi integrasi yang sangat baik, dan fungsi-fungsi baru, kristal TBN diharapkan dapat mewujudkan terobosan aplikasi baru di masa depan di berbagai bidang seperti sumber cahaya kuantum, chip fotonik, dan kecerdasan buatan.
