Miniaturizované a vysoce účinné střední infračervené lasery byly v posledních letech středem zájmu výzkumu v oblasti středního infračerveného záření, které mají velký význam ve střední infračervené spektroskopické detekci, ultrasenzitivním molekulárním dálkovém průzkumu Země a monitorování prostředí v reálném čase. Středně infračervené lasery na čipu založené na nelineární frekvenční konverzi jsou vedle kvantových kaskádových laserů považovány za jedno z nejslibnějších řešení pro miniaturizované střední infračervené lasery díky své schopnosti dosahovat ultraširokopásmového spektrálního výstupu a buzení ultrakrátkým pulzem. Současný výzkum tohoto typu středních infračervených laserů se však zaměřuje především na nelineární vlnovodové platformy třetího řádu na bázi křemíku, germania atd., které často vyžadují komplexní a jemnou modulaci rozptylu vlnovodů a miniaturní rezonanční dutiny s vysoce kvalitními faktory. vysoce účinný střední infračervený laserový výstup. Hledání jednoduchého a efektivního generování středního infračerveného laseru na čipu založeného na nelineární frekvenční konverzi je proto technickou výzvou, kterou je třeba urychleně vyřešit.
Na základě výše uvedených hlavních potřeb a výzev tým Lianga Houkuna ze School of Electronics and Information Technology Sichuan University spolu s týmem Yang Huan z Shenzhen University of Technology poprvé úspěšně realizovali on-chip integraci dvojlomných krystalů, založené na vůdčím principu, že „nelineární odezva materiálu druhého řádu je mnohem větší než nelineární odezva třetího řádu“, a v kombinaci se stávajícími vyspělými technologiemi, jako je lepení plátků, optické leštění a laserové přímé psaní, vyvinout na čipu dvojlomný krystal s vysokou účinností. Kombinací stávajících vyspělých technologií, jako je lepení plátků, optické leštění a přímé laserové zápisy, jsme poprvé úspěšně realizovali integraci dvojlomných krystalů na čipu a vyvinuli novou platformu středního infračerveného vlnovodu založenou na nelineární frekvenční konverzi. Prostřednictvím návrhu velikosti vlnovodu, založeného na dvojlomném fázovém přizpůsobení, je realizován nízkoprahový, vysoce účinný širokopásmový laditelný dlouhovlnný infračervený laser, který zlepšuje účinnost kvantové konverze o dva řády až o 74 % ve srovnání s tradiční jednoprůchodový nelineární frekvenčně konverzní světelný zdroj založený na hromadném krystalu a snižuje stávající práh generování středního infračerveného laseru o jeden řád. Tato práce poskytuje nový směr výzkumu pro generaci vysoce účinného středního infračerveného laseru nové generace a příznivý návod pro miniaturizaci dalších dvojlomných krystalů. Článek je publikován jako Vysoce účinná oktávová dlouhovlnná infračervená generace se 74% kvantovou účinností ve vlnovodu χ(2) byla publikována v Nature Communications.
Tým Lianga Houkuna na univerzitě v Sichuan dosáhl významného pokroku ve studiu nových středních infračervených laserů na čipu.
Vývojový diagram výroby vlnovodu
Schéma zařízení a výstupní charakteristiky laseru
Tato práce poskytuje nový směr výzkumu pro generaci vysoce účinného středního infračerveného laseru nové generace a také poskytuje příznivé vodítko pro miniaturizaci dalších dvojlomných krystalů.
