Miniaturizirani in visoko učinkoviti srednje infrardeči laserji so bili v zadnjih letih v središču raziskav na srednjem infrardečem področju, ki so velikega pomena pri spektroskopskem zaznavanju srednjega infrardečega spektra, ultraobčutljivem molekularnem daljinskem zaznavanju in spremljanju okolja v realnem času. Srednji infrardeči laserji na čipu, ki temeljijo na nelinearni frekvenčni pretvorbi, veljajo za eno najbolj obetavnih rešitev za miniaturizirane srednje infrardeče laserje poleg kvantnih kaskadnih laserjev zaradi njihove zmožnosti doseganja ultraširokopasovnega spektralnega izhoda in ultrakratkega impulznega vzbujanja. Vendar pa se trenutne raziskave te vrste laserjev srednjega infrardečega spektra osredotočajo predvsem na nelinearne valovodne platforme tretjega reda, ki temeljijo na siliciju, germaniju itd., ki za realizacijo pogosto zahtevajo kompleksno in fino valovodno disperzijsko modulacijo in miniaturne resonančne votline z visokimi faktorji kakovosti. visoko učinkovit srednji infrardeč laserski izhod. Zato je iskanje preproste in učinkovite generacije srednje infrardečega laserja na čipu, ki temelji na nelinearni pretvorbi frekvence, tehnični izziv, ki ga je treba nujno rešiti.
Na podlagi zgornjih glavnih potreb in izzivov je ekipa Liang Houkuna s šole za elektroniko in informacijsko tehnologijo Univerze v Sečuanu skupaj z ekipo Yang Huana s tehnološke univerze v Shenzhenu prvič uspešno izvedla integracijo dvolomnih kristalov na čipu, na podlagi vodilnega načela, da je "nelinearni odziv materiala drugega reda veliko večji od nelinearnega odziva tretjega reda", in v kombinaciji z obstoječimi zrelimi tehnologijami, kot so lepljenje rezin, optično poliranje in neposredno lasersko pisanje, razviti dvolomni kristal na čipu z visoko učinkovitostjo. Z združevanjem obstoječih zrelih tehnologij, kot so lepljenje rezin, optično poliranje in neposredno lasersko pisanje, smo prvič uspešno realizirali integracijo dvolomnih kristalov na čipu in razvili novo platformo valovoda srednjega infrardečega spektra, ki temelji na nelinearni pretvorbi frekvence. Skozi zasnovo velikosti valovoda, ki temelji na dvolomnem faznem ujemanju, je ustvarjen nizkopražni, visoko učinkovit širokopasovni nastavljiv srednje infrardeči laser z dolgo valovno dolžino, ki izboljša učinkovitost kvantne pretvorbe za dva reda velikosti do 74 % v primerjavi z laserjem tradicionalni svetlobni vir z nelinearno frekvenčno pretvorbo z enim prehodom, ki temelji na razsutem kristalu, in zmanjša obstoječi prag za generiranje srednjega infrardečega laserja za en red velikosti. To delo zagotavlja novo raziskovalno usmeritev za naslednjo generacijo visokoučinkovitega srednjega infrardečega laserja in ugodno vodilo za miniaturizacijo drugih dvolomnih kristalov. Članek je objavljen kot Visoko učinkovita dolgovalovna infrardeča generacija, ki zajema oktave, s 74-odstotno kvantno učinkovitostjo v valovodu χ(2) je bila objavljena v Nature Communications.
Ekipa Liang Houkuna na Univerzi Sečuan je dosegla pomemben napredek pri preučevanju novih laserjev srednjega infrardečega spektra na čipu.
Diagram poteka izdelave valovoda
Diagram naprave in izhodne lastnosti laserja
To delo zagotavlja novo raziskovalno usmeritev za naslednjo generacijo visokoučinkovitega srednjega infrardečega laserja in zagotavlja tudi ugodne smernice za miniaturizacijo drugih dvolomnih kristalov.
