研究人員創造了一種盤狀奈米結構，可以顯著提高光頻率轉換效率。這項光子學創新以緊湊的形式將材料和光學諧振結合在一起，為先進的光學和光子應用鋪平了道路。
瑞典查爾姆斯理工大學的科學家們透過創造出具有獨特光學品質的奈米物體，首次成功地將光子學的兩個主要研究領域結合起來。由於該物體比人的頭髮細一千倍，但功能卻非常強大，這一突破在開發高效、緊湊的非線性光學器件方面具有巨大的潛力。 「我的感覺是，這項發現具有巨大的潛力，」查爾姆斯理工大學這項研究的領導者 Timur Shegai 教授說。
來利用光
光子應用利用光與物質相互作用的力量來產 瑞典 電話號碼庫 生各種有趣的現象。這使得通訊、醫學和光譜學等領域取得了重大進展，也用於雷射和量子技術。現在，查爾姆斯理工大學物理系的研究人員成功地將非線性和高折射率奈米光子學這兩個主要研究領域結合在一個盤狀奈米物體中。
“我們對所取得的成就感到驚訝和高興。這種類似圓盤的結構比光的波長小得多，但它是一種非常高效的光頻率轉換器。它的效率也比同類非結構化材料高10,000 倍，甚至更高，這證明奈米結構是提高效率的方法。被提出。
奈米結構製造的突破
稍微簡化一下，它是材料和光學共振 支援雲端的產品維護：降低成本並提高效率 的結合，具有透過晶體的非線性轉換光頻率的能力，研究人員將其結合在奈米盤中。在其製造過程中，他們使用了過渡金屬二硫屬化物（TMD），即二硫化鉬，這是一種原子薄材料，在室溫下具有出色的光學性能。然而，該材料的問題在於，由於其晶格對稱性限制，在不損失其非線性特性的情況下很難堆疊。
「我們首次製造了一種特殊堆疊的二硫化鉬奈米盤，它在其體積中保留了破缺的反對稱性，因此保持了光學非線性。這樣的奈米盤可以保持每個單層的非線性光學特性。這意味著該材料的效果既維持又增強。透過緊湊設計創新光學元件
該材料具有高折射率，這意味著光可以在這種介質中更有效地壓縮。此外，該材料的優點是可以在任何基材上轉移，而不需要將原子晶格與底層材料相匹配。奈米結構在定位電磁場和產生雙頻光方面也非常有效，這種效應稱為二次諧波產生。例如，這是一種所謂的非線性光學現象，類似於高能量脈衝雷射系統中使用的和頻和差頻生成效應。
因此，這種奈米盤將極端非線性與高折射率結合在一個緊湊的結構中。
開創未來光學技術
「我們提出的材料和設計是最先進的，因為它具 新加坡數據 有極高的固有非線性光學特性和顯著的線性光學特性——在可見光範圍內的折射率為 4.5。這兩個特性使我們的研究如此新穎，甚至對整個行業具有潛在的吸引力，」Georgii Zograf 說。
「這確實是一個里程碑，特別是因為磁碟的尺寸非常小。雷射器中每天都會用到二次諧波產生和其他非線性裝置，但利用它們的平台通常是公分級的。相較之下，我們物體的尺寸約為 50 奈米，因此結構薄了大約 100,000 倍。
研究人員相信奈米盤的工作將推動光子學研究向前發展。從長遠來看，TMD 材料極其緊湊的尺寸與其獨特的性能相結合，有可能用於先進的光學和光子應用。例如，這些結構可以整合到各種光路中，或用於光子學的小型化。
「我們相信它可以為未來各種非線性奈米光子學實驗做出貢獻，包括量子實驗和經典實驗。透過對這種獨特材料進行奈米結構處理，我們可以顯著減小光學元件的尺寸並提高其效率，例如奈米盤陣列和超表面。這些創新可用於非線性光學和糾纏光子對生成的應用。這是第一步，但卻是非常重要的一步。我們才剛剛觸及表面。