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芯片内光教参度振荡成可睹光:从远白中泵浦 天

发布时间:2020-10-17   点击次数:

原题目:芯片内光学参量振荡成可见光:从近红外泵浦 生成红色、橘黄色、黄色和绿色

江苏激光同盟导读:来自米国国家标准技术研究院(NIST)和国 马里兰大学的研究者为大师展示了一种可以将可见的近红外激光转换成多种可见的颜色,使用新引进的微小芯片技术来实现这一转换的。这一技术可以产生红色、黄色、绿色的激光,在其他颜色中,在一个集成的微小芯片中来收撑实现这一技术的所必须的基础,以确保精确的计时和量子信息科学的实施。

2020年10月16日,来自米国国度尺度技术研究院(NIST)和国 马里兰大学的研究者为人人展现了一种可以将可见的近红外激光转换成多种可见的颜色,使用新引进的微小芯片技术来完成这一转换的。这一技术可以产死红色、黄色、绿色的激光,在其余颜色中,在一个散成的微小芯片中来支持真现这一技术的所必须的基本,以确保粗确的计时和度子疑息科学的实行。

有些迷信取技术上的范畴中的本子和/或固态系统依附可睹光范畴的激光来准确的和以特定的波长来传输。

来自NIST的研究小组,在Xiyuan Lu 的引导下,使用一种称之为三阶参数振荡 (third-order parametric oscillation (OPO) )的技术来将在近红外的入射光转换成两个不同的频率。三阶参数振荡 (OPO)须要一个非线性的光学材料来实现光的转换,个中一个构成的频率高于入射光的频率,象征着它的频率位于可见光的范围,而别的一个光的频率则低于入射光的频率,扩大的深度进入红外的波段。

图1 三阶参数振荡 (OPO) 将一个远红外的泵浦转换为可见波长的光

通过三阶参数振荡 (OPO)可以有用的制造出特定的不同颜色的光,从而可以在较大范围内的仪器中得以应用。NIST的研究小组胜利的利用一个微小的芯片实现了可见光波长范围内的光的制造,这一拆置可以实现批量出产和应用。

研究人员将这一安装禁止了微小型的处置,通过曲接快要红外的光设置在一个微小的谐振器 中,该微小的谐振器 制造在一个Si基的芯片上。一旦谐振器外部,光在耗集前轮回5000次的时候,天生一个强度足够大的光来实现到达非线性的范围,此时间就会转换成两种不同频次的光。

在测试这一技术的时候,研究团队造制了好多少十个纳米光子微型 谐振器,每个谐振器皆具备奇特的外形,装置在在每个微小型的芯片上。该技术所采取的差别,便是盘算产生出较宽范围的颜色,终极可以促使单一的近红外激光,B6平台,应用本身产生较宽范围的特定波长的可见光和红外波段的颜色。

输入的泵浦激光在测试的时候,波长一直变更,尽管只经过小批的j激光。只管激光发生了一个较窄规模的红外波长的光,可见光的波长范围为560-760nm(即绿色到白色)。白中波长的光的波长范围为800-1200nm.

纳米光子 谐振器的系列,每个在形状上稍有不同,从近红外泵浦激光产生不同颜色的可见光

图解:经由过程挑衅谐振器的尺寸,这一措施可以取得任一波少的光。另外,因为其尺寸小,同桌里激光所要供的相反,这一新技巧可以额定的想法躲避分歧半导体材料的不同要求

三阶参数振荡 (OPO) 所输入的从红色到绿色的光

除可以在量子通信领域和盘算发域获得运用除外,正如该工作所展示的如许,将激光同光学线路整合在一同得以实现,研究团队评价了在医学和特别国防中的应用以及在工业制造领域中的应用。今朝正在发展的工作在于发作松散的原子级其余光学系统技术,并可以以较低的功率进交运止,从而使得该系统的功效可以在试验室内部的情况中也能够得以实现。当松凑、下机能的近红外波段的激光可以利用于通讯的时候,实现类似或许同等于在可见光波长科学所面对的挑战是一样的。

而战胜这一阻碍在于应用多种半导体材料去制作激光,NIST跟马里兰年夜教的研究职员将眼光散焦于氮化硅(Si3N4)资料上。这一材料存在对付光的非线性反映,使得应光能够满意研讨团队安排三阶参数振荡 (OPO) 的请求。当输出光的强量充足年夜的时辰,正在体系内的光的颜色将没有再必需同进进的光的色彩相婚配,那是由于电子再辐射的彼此感化使得颜色种的光分歧于进射的光。

对照光 从镜子中弹跳 返来的效答和合射脱过 透镜,光的颜色再此时坚持稳定。

经由过程第一次展示,咱们十分冲动的看到,将这一非线性光学技术同曾经成生的近红外激光技术整开在一路的可能性,从而使得新类别的芯片内的光源可以用用在加倍普遍的范围内。

这一任务室NIST的名目“NIST再芯片中”的一局部,其目标在于渺小型化NIST现有的丈量技术和激励他们间接的产业、调理、国防和学术界的用户中的调配。这一工做揭橥在 《Optica》上。

作品起源:On-chip optical parametric oscillation into the visible: generating red, orange, yellow, and green from a near-infrared pump 。Optica Vol. 7, Issue 10, pp. 1417-1425 (2020) •https://doi.org/10.1364/OPTICA.393810和 NIST

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