Opnå UV -ikke -linearitet med en bred båndgab halvlederbølgeleder

Området ultrahurtig ikke -lineær fotonik er nu blevet omdrejningspunktet for talrige undersøgelser, da det muliggør en lang række applikationer inden for avanceret on-chip-spektroskopi og informationsbehandling. Sidstnævnte kræver især et stærkt intensitetsafhængigt optisk brydningsindeks, der kan modulere optiske pulser hurtigere end selv picosekund tidsskalaer og på sub-millimeter skalaer, der er velegnede til integreret fotonik.

På trods af de enorme fremskridt, der er gjort på dette område, der er i øjeblikket ingen platform, der giver sådanne funktioner til det ultraviolette (UV) spektrale område, hvor bredbåndsspektre genereret ved ikke-lineær modulering kan bruges til nye ultrahurtige kemiske og biokemiske spektroskopi-enheder på chip.

Nu, et internationalt team af forskere, herunder EPFL, har opnået gigantisk ulinearitet af UV-hybride lysstoftilstande ("exciton-polaritoner") op til stuetemperatur i en bølgeleder lavet af AlInGaN, et bredbåndsmellem halvledermateriale bag solid-state-belysningsteknologien (f.eks. hvide lysdioder) og blå laserdioder.

Udgivet i Naturkommunikation, undersøgelsen er et samarbejde mellem University of Sheffield, ITMO Sankt Petersborg, Chalmers University of Technology, Islands universitet, og LASPE ved EPFL's Institute of Physics fra School of Basic Sciences.

Forskerne brugte en kompakt 100 um lang enhed, at måle en ultrahurtig ikke -lineær spektral udvidelse af UV -pulser med en ulinearitet 1000 gange større end den, der observeres i almindelige UV -ikke -lineære materialer, som kan sammenlignes med ikke-UV-polariton-enheder.

Brug af AlInGaN er et vigtigt skridt i retning af en ny generation af integrerede ikke -lineære UV -lyskilder til avanceret spektroskopi og måling. "AlInGaN -systemet er en meget robust og moden halvlederplatform, der viser stærke excitoniske optiske overgange op til stuetemperatur i UV -spektralområdet, "siger EPFLs Raphaël Butté, der arbejdede med undersøgelsen.