Ved at skubbe periodisk lidelse induceret fasematchning til dybt ultraviolet spektralområde

Fasematchningstilstand er nøglekriterierne for effektiv ikke -lineær frekvenskonvertering. Her, Forskere i Kina anvendte en ekstra periodisk fase (APP) teknik til at imødekomme fasematchningstilstanden i kvartskrystal og demonstrerede eksperimentelt den effektive ikke-lineære frekvensomdannelse fra det synlige til det dyb-ultraviolette spektralområde. APP-teorien og genereret synlig for dyb ultraviolet stråling ville revolutionere næste generations ikke-lineære fotonik og deres yderligere anvendelser.

Ikke -lineær optisk frekvenskonvertering er en vigtig teknik til at forlænge bølgelængden af ​​lasere, som er blevet udbredt i moderne teknologi. Effektiviteten af ​​frekvenskonvertering afhænger af faseforholdet mellem de interagerende lysbølger. Høj konverteringseffektivitet kræver tilfredsstillende fasematchning. Imidlertid, på grund af ikke -lineære optiske krystallers dispersionsevne, fase mismatching forekommer altid; dermed, fasematchingsbetingelser skal være specielt designet. Der er to meget udbredte teknikker til fasematching:dobbeltbrydningsfasematchning (BPM) og kvasi-fasematching (QPM). Normalt, BPM anvender de naturlige dobbeltbrydningsegenskaber for ikke -lineære optiske krystaller, og QPM er hovedsageligt fokuseret på den periodiske inversion af ferroelektriske domæner. Imidlertid, de fleste ikke -lineære optiske krystaller har hverken tilstrækkelig dobbeltbrydning eller kontrollerbare ferroelektriske domæner. Derfor, det haster med at udvikle nye ruter til at opfylde fasematchning i vilkårlige ikke-lineære krystaller og i brede bølgelængdeområder.

I et nyt papir udgivet i Letvidenskab og applikationer , forskere fra State Key Laboratory of Crystal Materials og Institute of Crystal Materials, Shandong Universitet, Kina, foreslået et koncept baseret på de grundlæggende principper for ikke -lineær frekvensomdannelse, yderligere periodisk fase (APP) fra uordenstilpasningen, som kan opfange energitransmissionskanalen for ikke -lineært lys til grundlæggende lys og kompensere for uoverensstemmende faser. APP -konceptet betyder, at efter lyset, der formerer sig ved kohærenslængden Lc, den genererede faseforskel Δφ_PD blev kompenseret af den ekstra fasedifferens Δφ_APP med Δφ_APP+Δφ_PD =2mπ (m er heltalet). Baseret på APP -konceptet, en periodisk ordnet/uordnet struktur introduceres i krystalkvarts ved hjælp af femtosekund-laserskrivningsteknologi for at opnå et effektivt output fra ultraviolet til dybt ultraviolet ved bølgelængden på 177,3 nm. Mere interessant, APP-fasematchningen kan slippe af med begrænsningerne for dobbeltbrytende og ferroelektriske materialer ved ikke-lineær frekvenskonvertering og bør være gældende for alle ikke-centrosymmetriske ikke-lineære krystaller for at opnå effektiv output ved enhver bølgelængde i materialernes transmissionsområde.

"Så vidt vi ved, den fasematchede dyb-ultraviolette 177,3 nm generation blev først opnået via kvartskrystal med en høj effektivitet på 1,07 ‰, "tilføjede de.

"Denne APP -strategi kan give en alsidig rute for vilkårlige ikke -lineære krystaller i bredbåndsbølgelængde. Endnu vigtigere er, denne justering af rækkefølge/uorden tilføjer en variabel fysisk parameter til optiske systemer, hvilket fører til næste generations revolution inden for ikke-lineær eller lineær modulering og klassisk eller kvante fotonik, "forudsiger forskerne.