a, Configuración experimental para el experimento SHG de coincidencia de casi fases en 3D. antes de Cristo, Punto SHG en diferentes estados de polarización cuando la dirección de polarización de la luz fundamental incidente está a lo largo del eje y (b) y el eje z (c). Delaware, Intensidad relativa de SHG en diferentes estados de polarización cuando la dirección de polarización de la luz fundamental incidente está a lo largo del eje y (d) y el eje z (e). F, La relación entre el poder fundamental y el poder SH. Crédito:Chang Li, Xuping Wang, Yang Wu, Fei Liang, Feifei Wang, Xiangyong Zhao, Haohai Yu, Huaijin Zhang
Los cristales fotónicos no lineales (NPC) son materiales transparentes que tienen una susceptibilidad lineal espacialmente uniforme, sin embargo, una susceptibilidad no lineal cuadrática modulada periódicamente. Estos materiales de ingeniería se utilizan ampliamente para estudiar la dinámica de ondas no lineales y en muchas aplicaciones científicas e industriales. Durante las últimas dos décadas, ha habido un esfuerzo continuo para encontrar una técnica que permita la construcción de NPC tridimensionales (3-D). Tal capacidad permitirá muchos nuevos esquemas de manipulación y control de interacciones ópticas no lineales.
Hasta ahora, Solo se han construido dos NPC 3-D artificiales utilizando pulido láser de femtosegundos en LiNbO ferroeléctrico. 3 y Ba 0,77 California 0,23 TiO 3 cristal. Sin embargo, ambos cristales no lineales solo presentan dominios ferroeléctricos hacia arriba y hacia abajo y no tienen polarización rotatoria espacialmente. Por lo tanto, el ángulo de corte del cristal y la polarización de la luz incidente todavía están limitados para utilizar el coeficiente no lineal máximo. La rotación espacial 3-D de los dominios ferroeléctricos puede romper el requisito rígido de la luz incidente en los cristales fotónicos no lineales comunes, pero parece difícil de alcanzar con la técnica tradicional de pulido eléctrico o de luz.
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, y compañeros de trabajo mostraron un niobato de tantalato de potasio natural (KTa 0,56 Nótese bien 0,44 O 3 , KTN) cristal fotónico no lineal de perovskita con estructuras de dominio de Rubik espontáneas tridimensionales. Presenta la temperatura de Curie cercana a la temperatura ambiente a 40 ° C. La estructura del dominio de Rubik está compuesta por dominios de 90 ° y 180 ° con diferentes direcciones de polarización. Por eso, las estructuras de dominio ferroeléctrico dispuestas en el cristal KTN proporcionarían ricos vectores recíprocos 3-D para compensar el desajuste de fase a lo largo de una dirección arbitraria. Basado en este cristal fotónico no lineal 3-D KTN, Se demostró una segunda generación de armónicos con un patrón cuadruplicado, que se demuestra que es la superposición de dos estados de polarización ortogonal en diferentes modos de difracción no lineal.
"El cristal KTN contiene distribuciones de polarización ferroeléctrica 3-D correspondientes a las susceptibilidades reconfiguradas de segundo orden, que puede proporcionar ricos vectores recíprocos para compensar el desajuste de fase a lo largo de una dirección arbitraria y la polarización de la luz incidente, ", agregaron.
"El cristal KTN es fácilmente compatible con las técnicas de escritura láser, sugiriendo así oportunidades prometedoras para crear modulación óptica jerárquica no lineal. Por lo tanto, este cristal fotónico no lineal 3-D en ferroeléctricos de perovskita encontraría una amplia variedad de aplicaciones en comunicaciones ópticas, fuentes de entrelazamiento cuántico, imágenes no lineales, y procesamiento de señales en chip, "predicen los científicos.
