Laser inframerah-tengah yang mini dan berefisiensi tinggi telah menjadi fokus penelitian di bidang inframerah-tengah dalam beberapa tahun terakhir, yang sangat penting dalam deteksi spektroskopi inframerah-tengah, penginderaan jauh molekuler ultrasensitif, dan pemantauan lingkungan secara real-time. Laser inframerah-tengah dalam chip berdasarkan konversi frekuensi nonlinier dianggap sebagai salah satu solusi paling menjanjikan untuk laser inframerah-tengah mini selain laser kaskade kuantum karena kemampuannya untuk mencapai keluaran spektral ultra-broadband dan eksitasi pulsa ultra-pendek. Namun, penelitian saat ini tentang jenis laser inframerah-tengah ini terutama berfokus pada platform pandu gelombang nonlinier orde ketiga berdasarkan silikon, germanium, dll., yang seringkali memerlukan modulasi dispersi pandu gelombang yang kompleks dan halus serta rongga resonansi mini dengan faktor kualitas tinggi untuk mewujudkannya. keluaran laser inframerah tengah dengan efisiensi tinggi. Oleh karena itu, pencarian generasi laser inframerah-tengah on-chip yang sederhana dan efisien berdasarkan konversi frekuensi nonlinier merupakan tantangan teknis yang perlu segera dipecahkan.
Berdasarkan kebutuhan dan tantangan utama di atas, tim Liang Houkun dari Fakultas Elektronika dan Teknologi Informasi Universitas Sichuan, bersama dengan tim Yang Huan dari Universitas Teknologi Shenzhen, telah berhasil mewujudkan integrasi kristal birefringent pada chip untuk pertama kalinya. berdasarkan prinsip panduan bahwa "respons nonlinier orde kedua dari material jauh lebih besar daripada respons nonlinier orde ketiga", dan dikombinasikan dengan teknologi matang yang ada, seperti ikatan wafer, pemolesan optik, dan penulisan langsung laser, untuk mengembangkan kristal birefringent on-chip dengan efisiensi tinggi. Dengan menggabungkan teknologi matang yang ada seperti pengikatan wafer, pemolesan optik, dan penulisan langsung laser, kami telah berhasil merealisasikan integrasi kristal birefringent pada chip untuk pertama kalinya, dan mengembangkan platform pandu gelombang inframerah tengah baru berdasarkan konversi frekuensi nonlinier. Melalui desain ukuran pandu gelombang, berdasarkan pencocokan fase birefringent, laser inframerah-tengah broadband dengan ambang batas rendah dan efisiensi tinggi dapat direalisasikan, yang meningkatkan efisiensi konversi kuantum sebesar dua kali lipat hingga 74% dibandingkan dengan sumber cahaya konversi frekuensi nonlinier single-pass tradisional berdasarkan kristal massal, dan mengurangi ambang batas generasi laser inframerah-tengah yang ada sebanyak satu urutan besarnya. Karya ini memberikan arah penelitian baru untuk generasi laser inframerah-tengah efisiensi tinggi generasi berikutnya dan panduan yang baik untuk miniaturisasi kristal birefringent lainnya. Artikel ini diterbitkan sebagai Generasi inframerah panjang gelombang panjang rentang oktaf yang sangat efisien dengan efisiensi kuantum 74% dalam pandu gelombang χ(2) diterbitkan di Nature Communications.
Tim Liang Houkun di Universitas Sichuan telah membuat kemajuan signifikan dalam studi laser inframerah-tengah on-chip yang baru.
Diagram alur fabrikasi pandu gelombang
Diagram perangkat dan karakteristik laser keluaran
Pekerjaan ini memberikan arah penelitian baru untuk generasi laser inframerah-tengah efisiensi tinggi generasi berikutnya, dan juga memberikan panduan yang baik untuk miniaturisasi kristal birefringent lainnya.
