Minyatürleştirilmiş ve yüksek verimli orta kızılötesi lazerler, son yıllarda orta kızılötesi alanındaki araştırmaların odak noktası olmuştur; bunlar, orta kızılötesi spektroskopik algılama, ultra duyarlı moleküler uzaktan algılama ve gerçek zamanlı çevresel izlemede büyük önem taşımaktadır. Doğrusal olmayan frekans dönüşümüne dayalı çip üzeri orta kızılötesi lazerler, ultra geniş bant spektral çıktı ve ultra kısa darbe uyarımı elde etme yetenekleri nedeniyle kuantum kademeli lazerlerin yanı sıra minyatür orta kızılötesi lazerler için en umut verici çözümlerden biri olarak kabul edilir. Bununla birlikte, bu tür orta kızılötesi lazerler üzerine yapılan mevcut araştırmalar, çoğunlukla karmaşık ve ince dalga kılavuzu dağılım modülasyonu ve gerçekleştirilmesi için yüksek kalite faktörlerine sahip minyatür rezonans boşlukları gerektiren silikon, germanyum vb. bazlı üçüncü dereceden doğrusal olmayan dalga kılavuzu platformlarına odaklanmaktadır. yüksek verimli orta kızılötesi lazer çıkışı. Bu nedenle, doğrusal olmayan frekans dönüşümüne dayalı basit ve verimli çip üzerinde orta kızılötesi lazer üretimi arayışı, acilen çözülmesi gereken teknik bir zorluktur.
Yukarıdaki temel ihtiyaçlara ve zorluklara dayanarak, Sichuan Üniversitesi Elektronik ve Bilgi Teknolojileri Okulu'ndan Liang Houkun'un ekibi, Shenzhen Teknoloji Üniversitesi'nden Yang Huan'ın ekibiyle birlikte, çift kırılımlı kristallerin çip üzerinde entegrasyonunu ilk kez başarıyla gerçekleştirdi. "Malzemenin ikinci dereceden doğrusal olmayan tepkisinin, üçüncü dereceden doğrusal olmayan tepkiden çok daha büyük olduğu" şeklindeki yol gösterici ilkeye dayanarak ve levha yapıştırma, optik parlatma ve lazerle doğrudan yazma gibi mevcut olgun teknolojilerle birleştirilerek, yüksek verimliliğe sahip çip üzerinde çift kırılımlı bir kristal geliştirin. Plaka bağlama, optik parlatma ve lazerle doğrudan yazma gibi mevcut olgun teknolojileri birleştirerek, çift kırılımlı kristallerin çip üzerinde entegrasyonunu ilk kez başarıyla gerçekleştirdik ve doğrusal olmayan frekans dönüşümüne dayalı yeni bir orta kızılötesi dalga kılavuzu platformu geliştirdik. Çift kırılımlı faz eşleşmesine dayanan dalga kılavuzu boyutu tasarımı sayesinde, düşük eşikli, yüksek verimli, geniş bantlı, ayarlanabilir uzun dalga boylu orta kızılötesi lazer gerçekleştirilir; bu lazer, kuantum dönüşüm verimliliğini iki büyüklük mertebesinde %74'e kadar artırır. Bir toplu kristale dayalı geleneksel tek geçişli doğrusal olmayan frekans dönüştürme ışık kaynağı ve mevcut orta kızılötesi lazer üretim eşiğini bir büyüklük sırası kadar azaltır. Bu çalışma, yeni nesil yüksek verimli orta kızılötesi lazer üretimi için yeni bir araştırma yönü ve diğer çift kırılımlı kristallerin minyatürleştirilmesi için uygun bir kılavuz sağlar. Makale, Nature Communications'da χ(2) dalga kılavuzunda %74 kuantum verimliliğine sahip yüksek verimli oktav kapsayan uzun dalga boylu kızılötesi üretimi olarak yayınlandı.
Liang Houkun'un Sichuan Üniversitesi'ndeki ekibi, yeni çip üstü orta kızılötesi lazerlerin incelenmesinde önemli ilerleme kaydetti.
Dalga kılavuzu imalat akış şeması
Cihaz şeması ve çıkış lazer özellikleri
Bu çalışma, yeni nesil yüksek verimli orta kızılötesi lazer üretimi için yeni bir araştırma yönü sağlıyor ve aynı zamanda diğer çift kırılımlı kristallerin minyatürleştirilmesi için olumlu bir rehberlik sağlıyor.
