A lézerek új korszaka: amikor a zérus módus nem topologikus

Az utóbbi években a nem hermitikus fizika és a topológiai fotonika találkozása forradalmasította a lézerek fejlesztését. Ezek az úgynevezett topológiai lézerek a robusztus működésre és az egyedi fénykibocsátásra támaszkodnak: lényege, hogy speciális üregelrendezést terveznek, amelyben egy topológiai él- vagy felületi állapot alakul ki. A pumpálás és a működés így stabilabbá és kiszámíthatóbbá válik – legalábbis eddig ezt gondoltuk.

Meglepetés az SSH-rácsokban

Egy friss kutatás azonban megingatja ezt a logikát. Kiderült, hogy az SSH (Su–Schrieffer–Heeger) rácsokban a nulladik lézermód nem mindig követi a topológiai nulladik mód térbeli eloszlását, mint azt a passzív rácsokban várnánk. Ramy El-Ganainy és csoportja szerint, ha az egyes elemek közötti csatolás nullára csökken, elvileg az összes pumpált pontnak egyenlő energiát kellene sugároznia. A minimális csatolás sem zavarná meg ezt az egyensúlyt.

Delokalizált lézermódok

A kutatók azt tapasztalták, hogy bizonyos körülmények között, amikor az elemek közötti csatolás és az optikai veszteség kiegyenlítődik, a nemlineáris erősítés telítődése miatt a nulladik lézermód eloszlik az egész rácson, nem lokális módon viselkedik. Eredményeik azt mutatják, hogy a nulladik lézermód intenzitáseloszlása a teljes rácson majdnem egyenletes lehet – eltérve a megszokott élállapottól.

Új távlatok a kutatásban

Ez a felismerés mélyebb betekintést ad a nemlineáris dinamika, a topológiai tulajdonságok és a nem hermitikus fizika összefüggéseibe. A tudósok szerint ezek a meglátások akár kvantumrendszerekben, sőt, sokrészecskés rendszerekben is hasznosak lehetnek. Az ilyen nulladik módú lézerek széles körű kísérleti alkalmazásokat ígérnek, amelyek túlmutatnak a klasszikus topológiai fotonikán.

2025, adrienne, phys.org alapján