Newswise — Терагерцовые (ТГц) волны и ТГц технологии постепенно открыли новый стиль для коммуникаций, облачных хранилищ/вычислений, информационного конкурса и медицинских инструментов. С развитием ТГц технологий появились исследования по ТГц нелинейной оптике, которые достигли значительных прорывов как в физике, так и в технологии. Однако исследования ТГц эффекта Керра (TKE) пока не могут подтвердить такую ​​интересную концепцию. Литературные результаты TKE либо слабы, либо нестабильны в сложных случаях применения.

В новой статье (doi: https://doi.org/10.1038/s41377-024-01509-y), опубликованной в Световая наука и приложения группа ученых под руководством профессоров Цян Ву, Яо Лу и Цзинцзюнь Сюй из Ключевой лаборатории нелинейной фотоники слабого света Министерства образования, Института прикладной физики TEDA и Школы физики Нанкайского университета, Тяньцзинь 300071, Китай, и коллеги использовали новый механизм взаимодействия света и материи через стимулированные фононные поляритоны (SPhP) и продемонстрировали гигантский TKE в микрорезонаторе Фабри-Перо из ниобата лития размером с чип. Под воздействием гигантского ТКЭ энергетические изменения показателя преломления привели к сдвигам частот резонансных мод в одномодовом микрорезонаторе, которые были экспериментально измерены и проанализированы. Экспериментально усиленная SPhPs нелинейная оптическая восприимчивость третьего порядка продемонстрирована на 4 порядка большей, чем в видимой или инфракрасной частоте, что хорошо согласуется с теоретическими предсказаниями нелинейных уравнений Хуанга. Кроме того, сдвиги частот, вызванные гибридной модуляцией (ТКЕ и кросс-модуляцией) в многомодовом микрорезонаторе, также хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями. Сообщенные результаты представляют собой инновационную платформу для ряда практических ТГц фотонных устройств, которая в значительной степени способствует развитию высокоскоростной ТГц связи и применима к универсальным, стабильным и компактным ТГц фотонным чипам. В будущем исследование спектров суперконтинуума, возможно, расширится в сторону терагерцового диапазона частот, что может дать усовершенствованным ТКЭ СФП возможность продемонстрировать свой большой потенциал в генерации широкополосных терагерцовых волн.

В их работе микрорезонатор Фабри-Перо изготавливается на пластине толщиной 50 мкм. х -разрезать MgO:LiNbO₃ (LN) пластинчатый волновод с использованием технологии прямой записи фемтосекундным лазером. ТГц волны в микрорезонаторе генерируются фемтосекундными лазерными импульсами посредством нелинейных эффектов в диапазоне частот от 0,2 до 1,2 ТГц. Микрорезонатор изначально был спроектирован одномодовым, в котором резонансная мода расположена на частоте 0,63 ТГц. Фокусируя импульсы накачки в центре микрорезонатора, возбуждают одномодовый микрорезонатор. Поскольку существует TKE, на эффективную резонансную частоту микрорезонатора будет влиять входная ТГц интенсивность с независящим от мощности сдвигом частоты. Кроме того, они также исследовали «гибридную модуляцию» аналогичного двухмодового микрорезонатора с резонансными частотами 0,32 ТГц и 0,38 ТГц. Оба результата подразумевают гигантский TKE масштаба чипа, демонстрирующий коэффициент нелинейности на 4 порядка выше, чем в видимом/инфракрасном диапазоне.

«Сообщенные гигантские результаты TKE в чипе LN демонстрируют, что полярные кристаллические материалы, особенно LN, также могут быть лучшим кандидатом для ТГц нелинейной платформы, а не только выдающимся материалом для генерации и обнаружения ТГц. Усовершенствованный TKE SPhP представляет собой инновационную платформу для ряда практических ТГц фотонных устройств, которая в значительной степени способствует развитию высокоскоростной ТГц связи и применима к универсальным, стабильным и компактным ТГц фотонным чипам». они добавили.

«В будущем исследование спектров суперконтинуума, возможно, может расшириться в сторону терагерцового диапазона частот, что может предоставить усовершенствованным ТКЭ СФП возможность продемонстрировать свой большой потенциал в генерации широкополосных терагерцовых волн». прогнозируют ученые.

###

Ссылки

DOI

10.1038/с41377-024-01509-у

Исходный URL-адрес источника

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01509-y

Информация о финансировании

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (62205158 и 11974192), Фонда Государственной ключевой лаборатории лазерного взаимодействия с веществом (SKLLIM2101), Проекта 111 (B23045).

О Свет: наука и приложения

Свет: наука и приложения в первую очередь будет публиковать новые результаты исследований по новейшим и новым темам оптики и фотоники, а также освещать традиционные темы оптической техники. В журнале будут публиковаться оригинальные статьи и обзоры, которые отличаются высоким качеством, вызывают большой интерес и имеют далеко идущие последствия.