Los investigadores de Graphene Flagship han demostrado por primera vez una tercera generación armónica sintonizable en el grafeno. Esta investigación, dirigido por Graphene Flagship Partner University of Cambridge, en colaboración con Politecnico di Milano e IIT-Istituto Italiano di Tecnologia en Genova y publicado en Nanotecnología de la naturaleza , podría habilitar conmutadores ópticos de banda ancha en chip para el transporte de datos en sistemas ópticos.

La generación de armónicos ópticos es la creación de nuevas frecuencias (colores) cuando la luz de alta intensidad interactúa con un material no lineal. La tercera generación armónica (THG) puede crear luz con tres veces la energía de la luz incidente. THG aprovecha una interacción no lineal entre la luz de alta intensidad de un láser y un material. Los efectos ópticos no lineales se explotan en una variedad de aplicaciones, incluida la tecnología láser, procesamiento de materiales y telecomunicaciones. En principio, todos los materiales pueden generar nuevas frecuencias de luz mediante THG, sin embargo, la eficiencia de este proceso suele ser pequeña y no se puede controlar externamente. El grafeno tiene una fuerte interacción con la materia ligera y una fuerte respuesta no lineal de tercer orden, por lo tanto ofrecen un gran potencial para THG.

Socios de grafeno de Cambridge, Milán, y Genova mostró experimentalmente, por primera vez, puerta THG sintonizable en grafeno. El control eléctrico de la respuesta óptica no lineal de un material permite aplicaciones tales como conmutadores sintonizables por puerta y convertidores de frecuencia. Los investigadores demostraron que el THG fuerte en el grafeno se puede controlar mediante un campo eléctrico externo y también aumentar la eficiencia en un ancho de banda ultra amplio.

Este tipo de interruptor óptico THG hará disponibles más 'colores' para ser utilizados en espectroscopia, permitiendo a los investigadores obtener una nueva comprensión de la materia. Los interruptores ópticos de grafeno THG también podrían aprovechar las frecuencias ópticas no utilizadas anteriormente para transmitir datos a través de cables ópticos. aumentar la cantidad de datos que se pueden transmitir y, por lo tanto, aumentar la velocidad de los datos.

"Nuestro trabajo muestra que la eficiencia de la tercera generación de armónicos en el grafeno se puede aumentar en más de 10 veces al sintonizar un campo eléctrico aplicado. El control eléctrico de la mejora del tercer armónico se puede lograr en un ancho de banda ultra amplio, allanando el camino hacia convertidores de frecuencia de banda ancha eléctricamente sintonizables para aplicaciones en comunicaciones ópticas y procesamiento de señales, ", dijo el autor principal del artículo, Giancarlo Soavi, del Cambridge Graphene Centre, Universidad de Cambridge, REINO UNIDO.

Actualmente existen dispositivos comerciales que utilizan ópticas no lineales para interruptores ópticos en espectroscopia. Sin embargo, El uso de grafeno para THG puede permitir la integración en dispositivos que funcionan en un ancho de banda ultra amplio. "Nuestra investigación inicial demuestra la viabilidad de este enfoque, por lo que ahora queremos acercarnos a la producción de dispositivos integrados en fibras ópticas y guías de ondas, "dijo Soavi.

"Los autores encontraron nuevamente algo único sobre el grafeno:la capacidad de sintonización de THG en un amplio rango de longitudes de onda. A medida que más y más aplicaciones son totalmente ópticas, este trabajo allana el camino a una multitud de tecnologías, "dijo el profesor de ICREA Frank Koppens del ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas), Barcelona, España, quien es el líder del Paquete de Trabajo de Fotónica y Optoelectrónica dentro de Graphene Flagship.

Profesor Andrea C. Ferrari, Oficial de ciencia y tecnología de Graphene Flagship, y presidente de su panel de gestión, agregó:"El grafeno nunca deja de sorprender cuando se trata de óptica y fotónica. El buque insignia del grafeno ha realizado una inversión significativa para estudiar y explotar las propiedades ópticas del grafeno. Este trabajo colaborativo podría llevar a que los dispositivos ópticos funcionen en un rango de frecuencias más amplio que nunca. , permitiendo así procesar o transmitir un mayor volumen de información ".