Fondasyon Nasyonal Syans Natirèl Lachin nan (Grant No. 12225402, 62321004, 92250302) ak lòt sibvansyon, gwoup rechèch Pwofesè Renmin Ma nan Enstiti Fizik Matyè Kondanse ak Fizik Materyèl, Lekòl Fizik, Inivèsite Peking, te pwopoze yon teyori. nan kraze limit la nan diffraction optik nan sistèm dyelèktrik, prepare yon atomik-echèl optik nano-kavite, ak reyalize lazè ki pi piti a nan volim nan mòd byen lwen tèlman, ak envansyon nan envansyon an nan singularité dyelèktrik nano-lazè a pouse karakteristik la. echèl nan jaden limyè lazè a desann nan nivo atomik la. Rezilta rechèch yo te pibliye 17 jiyè 2024 (tan Beijing) anba tit "Singular dielectric nanolaser ak lokalizasyon jaden atomik-echèl".
Depi entwodiksyon de lazè an 1960, lokalizasyon jaden optik nan dimansyon frekans, tan, momantòm oswa espas pou reyalize pi wo pèfòmans lazè se te fòs debaz kondwi pou devlopman fizik ak aparèy lazè, ak nouvo pèfòmans segondè. lazè konsa anjandre yo te tou anpil kontribye nan pwogrè nan syans modèn ak teknoloji. Pou egzanp, lokalizasyon ekstrèm nan dimansyon frekans lan ka jwenn lazè ultra-estab pou manipilasyon ak mezi presizyon, ki fè refwadisman atomik ak deteksyon vag gravitasyonèl posib (2001, 2017 Pri Nobèl nan Fizik); nan dimansyon nan tan, lokalizasyon ekstrèm nan jaden an optik ka jwenn ultra-vit attosecond lazè (2023 Nobel Prize nan Fizik), ki bay posibilite pou obsève ultra-vit mouvman nan patikil nan mikrokosm la. Lokalizasyon ekstrèm nan dimansyon wavevector ka jwenn lazè ultra-kolimasyon, ki ka aplike nan kominikasyon optik gwo vitès entèstelè espas long distans; ak nan dimansyon nan espasyal, ekstrèm lokal limyè jaden an ka jwenn nanokal lazè, ki espere pote nouvo opòtinite pou nouvo jenerasyon an nan teknoloji enfòmasyon ak etid la nan entèraksyon limyè-matyè anba lokalizasyon an nan jaden an limyè fò.
Ki baze sou ekwasyon Maxwell yo, gwoup Ma Renmin te pwopoze yon teyori pou kraze limit difraksyon optik nan sistèm dyelèktrik, epi li te jwenn ke singularité jaden elektrik la nan somè nanoantèn papiyon dyelèktrik la soti nan dispèsyon momantòm: toupre somè a, angilè a. momantòm singularité a se yon nonm reyèl, ak momantòm radial la se yon nimewo imajinè, ak tou pre somè a, valè absoli de momantòm yo gaye, men momantòm total ki fòme ak de momantòm yo rete yon ti kantite momantòm fini detèmine pa konstan dielectric materyèl detèmine pa yon ti valè fini. Mekanis sa a se menm jan ak mekanis nan limyè-jaden konfinasyon nan mòd nan eksitasyon equipartitioned (nan efè a eksitasyon equipartitioned, momantòm transverse imajinè li yo lakòz momantòm reyèl longitudinal la ogmante), men san pèt yo ohmik. Gwoup la konbine yon nanoantèn dielectric ki gen fòm papiyon ak yon singularité enfini nan jaden elektrik ak yon nanokavite viraj optik pou konstwi yon nanokavite sengularite ak yon volim mòd ki kraze nan limit diffraction optik, epi prepare yon nanolaser dielectric singularité ak yon karakteristik nivo atomik. echèl nan semi-conducteurs milti-pwopòsyon-byen jwenn materyèl pa metòd la de etap nan grave-kwasans. Karakterizasyon sistematik nan relasyon an lazè opinyon-sòti pouvwa, varyasyon nan linewidth eksitasyon ak pouvwa D ', koerans nan dezyèm lòd ak pwopriyete yo polarizasyon pwodiksyon lazè konfime ke nanolaser nan dielectric singularité gen pwopriyete a nan kraze nan limit la diffraction optik pou eksitasyon. Nanolaser dielectric singularité a gen yon papòt eksitasyon 26 kW cm{{10}}, yon faktè eksitasyon pwodwi 13200, yon volim mòd 0.0005 λ3, ak jaden limyè li trè konprese nan sant nanoantèn la. ak yon lajè mwatye wotè nan sèlman apeprè 1 nm.
Singularity dielectric nano-lasers te reyalize lazè eksitasyon pou premye fwa nan yon sistèm dielectric ki kraze limit optik diffraction, avanse echèl la karakteristik nan jaden an limyè lazè nan nivo atomik la, konparab ak echèl la rive nan radyografi. Yo prevwa zouti sa a bay nouvo zouti pou rechèch nan syans materyèl ak lavi yo. Pandan se tan, konpare ak lazè ki deja egziste, nanolaser dielectric singularité a pa sèlman konsome mwens enèji, men tou, reyalize pi vit vitès modulation ak pi fò entèraksyon limyè-matyè, ki espere jenere yon pakèt aplikasyon nan domèn teknoloji enfòmasyon, deteksyon ak deteksyon. .
