(a) Gráfico esquemático de la condición de emparejamiento de fase adicional en cristales ópticos no lineales arbitrarios. Las regiones blancas y grises representan cristales ordenados y amorfos desordenados, respectivamente. La longitud del período Λ es igual a la suma del ancho ordenado La y el ancho desordenado Lb (Λ =La + Lb). Notablemente, La y Lb pueden ser equivalentes a una longitud coherente Lc o un múltiplo integral de Lc. deff / 0 y n1 / n2 representan el coeficiente no lineal de segundo orden y el índice de refracción de regiones ordenadas y desordenadas, respectivamente. (b) Estimación esquemática de la amplitud del campo SH del cuarzo APP con diferente fase desplazada (ΔφAPP) bajo la misma longitud de cristal. (c) Cálculo teórico de la APP (ΔφAPP) con las muestras de cuarzo de APP de La =Lb =2,1 μm, 1,4 micras, y 0,7 μm (d) 177,3 nm de potencia de salida de SHG en cuarzo APP (punto púrpura) con La =Lb =2,1 μm y Δφ =3π y en cuarzo recién crecido (punto verde). Crédito:Mingchuan Shao, Fei Liang, Haohai Yu, Huaijin Zhang
La condición de coincidencia de fase es el criterio clave para una conversión de frecuencia no lineal eficiente. Aquí, Los científicos en China emplearon una técnica de fase periódica adicional (APP) para cumplir con la condición de coincidencia de fase en el cristal de cuarzo y demostraron experimentalmente la conversión de frecuencia no lineal eficiente de la región espectral visible a la ultravioleta profunda. La teoría de la aplicación y la radiación generada visible a ultravioleta profunda revolucionaría la fotónica no lineal de próxima generación y sus aplicaciones adicionales.
La conversión de frecuencia óptica no lineal es una técnica importante para extender la longitud de onda de los láseres que se ha utilizado ampliamente en la tecnología moderna. La eficiencia de la conversión de frecuencia depende de la relación de fase entre las ondas de luz que interactúan. Una alta eficiencia de conversión requiere una coincidencia de fases satisfactoria. Sin embargo, debido a la propiedad de dispersión de los cristales ópticos no lineales, siempre se produce un desajuste de fase; por lo tanto, las condiciones de adaptación de fases deben diseñarse especialmente. Hay dos técnicas ampliamente utilizadas para el emparejamiento de fases:emparejamiento de fase de birrefringencia (BPM) y emparejamiento de cuasifase (QPM). Normalmente, BPM emplea las propiedades naturales de birrefringencia de los cristales ópticos no lineales, y QPM se centra principalmente en la inversión periódica de dominios ferroeléctricos. Sin embargo, la mayoría de los cristales ópticos no lineales no tienen suficiente birrefringencia ni dominios ferroeléctricos controlables. Por lo tanto, Es urgente desarrollar nuevas rutas para encontrar el emparejamiento de fases en cristales arbitrarios no lineales y en amplios rangos de longitud de onda.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , científicos del Laboratorio Estatal Clave de Materiales de Cristal y del Instituto de Materiales de Cristal, Universidad de Shandong, Porcelana, propuso un concepto basado en los principios básicos de la transformación de frecuencia no lineal, fase periódica adicional (APP) de la alineación del trastorno, que puede interceptar el canal de transmisión de energía de la luz no lineal a la luz fundamental y compensar las fases no coincidentes. El concepto de APP significa que después de que la luz se propague en la longitud de coherencia Lc, la diferencia de fase generada Δφ_PD fue compensada por la diferencia de fase adicional Δφ_APP con Δφ_APP + Δφ_PD =2mπ (m es el número entero). Basado en el concepto de APP, Se introduce una estructura periódica ordenada / desordenada en el cristal de cuarzo mediante la tecnología de escritura láser de femtosegundos para lograr una salida efectiva de ultravioleta a ultravioleta profundo en la longitud de onda de 177,3 nm. Más interesante aún, El emparejamiento de fase de APP puede eliminar las limitaciones de los materiales birrefringentes y ferroeléctricos en la conversión de frecuencia no lineal y debe ser aplicable a todos los cristales no lineales no centrosimétricos para lograr una salida efectiva en cualquier longitud de onda en el rango de transmisión de los materiales.
"A lo mejor de nuestro conocimiento, La generación de 177,3 nm ultravioleta profunda emparejada en fase se logró por primera vez a través de un cristal de cuarzo con una alta eficiencia de 1,07 ‰, ", agregaron.
"Esta estrategia de aplicación puede proporcionar una ruta versátil para cristales no lineales arbitrarios en una longitud de onda de banda ancha. Más importante aún, esta alineación de orden / desorden agrega un parámetro físico variable en los sistemas ópticos, conduciendo así a la revolución de próxima generación en modulación lineal o no lineal y fotónica clásica o cuántica, "pronostican los científicos.
