Миниатюрные и высокоэффективные лазеры среднего инфракрасного диапазона в последние годы были в центре внимания исследований в области среднего инфракрасного диапазона, которые имеют большое значение для спектроскопического обнаружения в среднем инфракрасном диапазоне, сверхчувствительного молекулярного дистанционного зондирования и мониторинга окружающей среды в реальном времени. Встроенные лазеры среднего инфракрасного диапазона, основанные на нелинейном преобразовании частоты, считаются одним из наиболее многообещающих решений для миниатюрных лазеров среднего инфракрасного диапазона, помимо квантовых каскадных лазеров, благодаря их способности достигать сверхширокополосного спектрального выходного сигнала и сверхкороткого импульсного возбуждения. Однако текущие исследования этого типа лазеров среднего инфракрасного диапазона в основном сосредоточены на нелинейных волноводных платформах третьего порядка на основе кремния, германия и т. д., для реализации которых часто требуется сложная и тонкая модуляция волноводной дисперсии и миниатюрные резонансные резонаторы с высокими добротностями. высокоэффективный лазер среднего инфракрасного диапазона. Поэтому поиск простой и эффективной встроенной генерации лазера среднего инфракрасного диапазона на основе нелинейного преобразования частоты является технической задачей, которую необходимо срочно решить.
Основываясь на вышеупомянутых основных потребностях и проблемах, команда Лян Хоукун из Школы электроники и информационных технологий Сычуаньского университета вместе с командой Ян Хуаня из Шэньчжэньского технологического университета впервые успешно реализовала интеграцию на кристалле двулучепреломляющих кристаллов. на основе руководящего принципа, согласно которому «нелинейный отклик материала второго порядка намного больше, чем нелинейный отклик третьего порядка», и в сочетании с существующими зрелыми технологиями, такими как соединение пластин, оптическая полировка и прямая лазерная запись, для разработать встроенный в кристалл двулучепреломляющий кристалл с высокой эффективностью. Объединив существующие зрелые технологии, такие как соединение пластин, оптическая полировка и прямая лазерная запись, мы впервые успешно реализовали интеграцию в кристалл двулучепреломляющих кристаллов и разработали новую волноводную платформу среднего инфракрасного диапазона, основанную на нелинейном преобразовании частоты. Благодаря размеру волновода, основанному на двулучепреломляющем синхронизме, реализован низкопороговый, высокоэффективный широкополосный перестраиваемый длинноволновый лазер среднего инфракрасного диапазона, который повышает эффективность квантового преобразования на два порядка, до 74% по сравнению с традиционный однопроходный источник света с нелинейным преобразованием частоты на основе объемного кристалла и снижает порог генерации существующего лазера среднего инфракрасного диапазона на порядок. Эта работа обеспечивает новое направление исследований для генерации высокоэффективных лазеров среднего инфракрасного диапазона следующего поколения и хорошее руководство для миниатюризации других кристаллов с двойным лучепреломлением. Статья опубликована под названием «Высокоэффективная длинноволновая генерация инфракрасного излучения с охватом октав и квантовой эффективностью 74% в волноводе χ(2)» была опубликована в журнале Nature Communications.
Команда Ляна Хоукуна из Сычуаньского университета добилась значительного прогресса в исследовании новых встроенных в кристалл лазеров среднего инфракрасного диапазона.
Блок-схема изготовления волновода
Схема устройства и выходные характеристики лазера
Эта работа открывает новое направление исследований для генерации высокоэффективных лазеров среднего инфракрасного диапазона следующего поколения, а также дает благоприятные рекомендации для миниатюризации других кристаллов с двойным лучепреломлением.
