科學家首次利用拓撲光子學創造激光束，性能出乎意料的優秀

一直以來，如何更有效的發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世紀的現代四項發明，激光技術就是一項用光或放電等強能量激發特定的物質而產生光的技術，它應用於機械、航空、電子等多項領域。

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，年複合增長率為 16.28%。隨著激光器的急速發展，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及其團隊基於拓撲光子學創造了一個激光束，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，即激光發射效率更高。

實驗中，研究團隊將一系列圓形通道蝕刻到半導體材料晶元的表面，並從晶元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，然後使光波從一個環路移動到下一個環路，以形成光子系統。

但是在光子系統中，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，他採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採用的是，圓形通道的不對稱設計，該設計本身就會優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，還使得循環光脈衝被增強或放大。

兩種方法有著本質的區別，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：「這要得益於拓撲保護，該系統完美的告訴我們不完美的恰恰是最穩定的。」

「大多數物理學家懷疑拓撲光子學會和激光產生兼容，從而導致發射不了激光，但事實上，這些系統通常比我們現有的系統更容易工作。」

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