Генерация суперконтинуума выходит на новый уровень
С момента изобретения лазера в 1960 году нелинейная оптика стремилась расширить спектральный диапазон света и создать более совершенные частотные модели. Целью разработчиков стала генерация суперконтинуума (SC) — когерентного излучения со максимально широким спектром, перекрывающим как минимум одну оптическую октаву как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне.
Однако традиционные источники суперконтинуума основаны на слабой оптической нелинейности третьего порядка, что требует больших длин взаимодействия для получения широкого спектрального выхода. Оптическая нелинейность второго порядка обеспечивает гораздо большую эффективность и меньшие требования к энергопотреблению, хотя несовпадение фаз в объемных кристаллах традиционно ограничивало их спектральный охват и общую эффективность.
В исследовании, опубликованном в журнале Light: Science & Applications, совместная группа ученых из университетов Аалто и Тампере (Финляндия) и Пекинского университета (КНР) под общим руководством профессора Чжи Пэй Суна продемонстрировало революционный метод генерации когерентного света. Инновационный подход основан на нелинейном оптическом преобразовании частоты второго порядка с понижением частоты без согласования фаз в ультратонких кристаллах селенида галлия (GaSe) и дийодида оксида ниобия (NbOI2).
Исследователи успешно сгенерировали когерентный свет с шириной спектральной линии -40 единиц круговой частоты, охватывающий диапазон от 565 до 1906 нм. В результате был продемонстрирован уникальный источник света, который на пять порядков тоньше и требует на два-три порядка меньшей мощности возбуждения, чем обычные когерентные широкополосные источники на основе традиционных объемных материалов. Кроме того, эффективность преобразования на единицу длины кристалла NbOI2 нанометровой толщины превысила 0,66% на микрометр, что примерно на три порядка выше, чем при использовании обычных объемных методов.
Чтобы оценить когерентность широкополосного света, команда физиков использовала интерферометр Майкельсона, который показал впечатляющую видимость полосы более 0,9, демонстрируя превосходную когерентность по сравнению со стандартными суперлюминесцентными диодами и длинноимпульсными источниками SC.
Благодаря этой разработке «нанорадуга» может революционизировать компактные и универсальные источники света, которые найдут применение в метрологии, спектроскопии и телекоммуникации, расширяя возможности игры тончайшими оттенками спектра.
