מגזין הטכניון | סתיו 2021

13 לשקע חשמל בודד המשמש תחנת כוח שלמה. פריצת הדרך הנוכחית מבוססת על שיטה אחרת: הלייזרים “ננעלים” באמצעות מעבר פוטונים בין הלייזרים בתוך מישור השבב הפוטוני, אבל האור נפלט כעת בניצב לשבב, בוקע מהמשטח, ולכן מאפשר לקבץ בקלות את אלומת האור הכוללת. פרויקט מחקר ישראלי-גרמני זה יצא לדרך בתקופת מגפת הקורונה ולכן הצריך מחויבות רבה במיוחד של כל החוקרים המעורבים. את המחקר ערכו הדוקטורנט אלכס דיקופולצב מקבוצת המחקר של פרופ’-מחקר שגב, בשיתוף פעולה עם הדוקטורנט ערן לוסטיג וד”ר קובי לומר מהטכניון, הדוקטורנט טריסטן הארדר מקבוצת המחקר של פרופ’ סבסטיאן קלמבט ופרופ’ סוון הופלינג מאוניברסיטת וירצבורג בגרמניה בשיתוף עם חוקרים מווינה ומאולדנבורג. “מרתק לראות כיצד המדע מתפתח,” אמר פרופ’- מחקר שגב, מחזיק הקתדרה ע”ש ד”ר בוב שילמן וחבר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים. “מעקרונות חדשניים בפיזיקה בסיסית עברנו לשינויים יסודיים בפיזיקה הטופולוגית וכעת יצרנו טכנולוגיה אמיתית שחברות מסחריות כבר מגלות בה עניין. , כשהתחלנו לעבוד על לייזרים מבודדים 2015 בשנת טופולוגית, איש לא האמין שזה אפשרי מפני שהידע על פיזיקה טופולוגית באותו זמן היה מוגבל למערכות שאינן מכילות הגבר ואף אינן יכולות להכיל הגבר. אבל לייזרים מבוססים על הגבר, ולכן הרעיון של לייזרים מבודדים טופולוגים עמד בניגוד לכל מה שהיה ידוע באותו הזמן. היינו כמו חבורה של הזויים המחפשת משהו שנחשב לבלתי אפשרי. לאחר דרך ארוכה - עשינו צעד גדול לקראת טכנולוגיה אמיתית שיש לה יישומים רבים.” קבוצות המחקר בישראל ובגרמניה השתמשו בעקרונות של פוטוניקה טופולוגית עבור מערך של ויקסלים הפולטים אור באופן אנכי, בניצב למישור השבב הפוטוני, ואילו התהליך הטופולוגי האחראי לקוהרנטיות הגורם לוויקסלים לפעול כלייזר יחיד מתרחש במישור השבב. התוצאה הסופית היא לייזר רב עוצמה אך קומפקטי ויעיל מאוד שאינו מוגבל על ידי מספר הוויקסלים ואינו מופרע מפגמים או משינויי טמפרטורה. המחקר פורץ הדרך הדגים כי מבחינה תיאורטית וניסויית אפשר לאחד ויקסלים כדי להשיג לייזר יעיל ביותר על שבב פוטוני. על כן תוצאות המחקר סוללות את הדרך לפיתוחן של טכנולוגיות עתידיות בתחומים רבים ובהם סלולר, התקנים רפואיים, תקשורת ותחבורה. המחקר נערך במכון למצב מוצק בשיתוף עם מרכז הקוונטום ע”ש הלן דילר ומכון ראסל ברי למחקר ) בטכניון. RBNI בננוטכנולוגיה ( ) – התקני לייזר צינוריים VCSEL אשכול של ויקסלים ( זעירים – משמשים כמקור אור יחיד. אלומת האור הקוהרנטית (באדום) נפלטת כלפי מעלה ממערך מקורות לייזר נפרדים 30 של SimplySci Animations אילוסטרציה: