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利用二阶非线性光学,科学家化“腐朽”为神奇:将其它颜色变为绿色

前瞻网 2022-01-10 18:12

 

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技术正日益向小型化和能源效率方向发展,电子芯片也是如此。光,以及更广泛的光学,在制造紧凑型和便携式芯片方面具有功能性。由光子系统实验室Camille Brès教授领导的研究人员已经成功地应用了一种新的原理,将二阶非线性光学引入氮化硅芯片中。

研究员表示:“其实在使用绿色激光指示器时,激光器本身不是绿色的——因为难以制造。我们改变了现有激光器的频率。它发射的频率是绿色的一半,然后我们通过利用晶体中的非线性将其加倍,这样就可以得到绿色。我们的研究包括将这一功能集成到可以用电子学(CMOS)的标准技术制造的芯片上。得益于此,我们将能够在芯片上有效地产生不同颜色的光。”

该方法以前从未被实施过,因为目前与CMOS工艺兼容的光子芯片使用标准的光子材料,如硅,它不具备二阶非线性,因此本质上不具备以这种方式转换光线的能力。

由于这种技术,芯片的效率得到了明显的提高。但是,研究员发现了一个新的制约因素。当使用谐振器时,可用的颜色也受到了限制。研究员解释:“事实上,非线性效应的有效性也取决于不同的颜色之间的相位一致,而它们不可避免地具有不同的传播速度。就像高速公路上的两辆车。我们希望在快车道上的那辆汽车减速,而另一辆汽车加速,这样它们就可以进行互动。”

这个过程通常只在非常受限的情况下才能实现。研究人员找到了一个解决方案,避免了这种限制,并使用谐振器造出了多种颜色。在谐振器中,研究员让光波传播产生相干的互动,改变了材料的属性。结构的自组织是以一种全光方式实现的,无论输入的颜色是什么,它都能自动补偿相位不匹配。

研究人员总结说:“我们规避了谐振器的一个关键限制,并因其强大的效率而获益。”

该研究论文题为' Optically reconfigurable quasi-phase-matching in silicon nitride microresonators',已发表在Nature Photonics期刊上。前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4162SKX

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