Els làsers d'infraroig mitjà miniaturitzats i d'alta eficiència han estat el focus de la investigació en el camp de l'infraroig mitjà en els darrers anys, que són de gran importància en la detecció espectroscòpica d'infraroig mitjà, la teledetecció molecular ultrasensible i el monitoratge ambiental en temps real. Els làsers d'infraroig mitjà en xip basats en la conversió de freqüència no lineal es consideren una de les solucions més prometedores per als làsers d'infraroig mitjà miniaturitzats a més dels làsers de cascada quàntica a causa de la seva capacitat per aconseguir una sortida espectral de banda ultra ampla i una excitació de pols ultra curt. Tanmateix, la investigació actual sobre aquest tipus de làsers d'infraroig mitjà se centra principalment en plataformes de guies d'ones no lineals de tercer ordre basades en silici, germani, etc., que sovint requereixen una modulació de dispersió de guies d'ona complexa i fina i cavitats ressonants en miniatura amb factors d'alta qualitat per realitzar-se. sortida làser d'infrarojos mitjans d'alta eficiència. Per tant, la recerca d'una generació làser d'infraroig mitjà en xip senzilla i eficient basada en la conversió de freqüència no lineal és un repte tècnic que s'ha de resoldre amb urgència.
A partir de les principals necessitats i reptes anteriors, l'equip de Liang Houkun de l'Escola d'Electrònica i Tecnologia de la Informació de la Universitat de Sichuan, juntament amb l'equip de Yang Huan de la Universitat de Tecnologia de Shenzhen, han aconseguit per primera vegada la integració al xip de cristalls birrefringents, basat en el principi rector que "la resposta no lineal de segon ordre del material és molt més gran que la resposta no lineal de tercer ordre", i combinada amb les tecnologies madures existents, com ara l'enllaç d'hòsties, el poliment òptic i l'escriptura directa amb làser, per desenvolupar un cristall birrefringent en xip amb alta eficiència. En combinar les tecnologies madures existents, com ara l'enllaç d'hòsties, el polit òptic i l'escriptura directa amb làser, hem aconseguit per primera vegada la integració en xip de cristalls birrefringents i hem desenvolupat una nova plataforma de guia d'ones d'infrarojos mitjà basada en la conversió de freqüència no lineal. A través del disseny de la mida de la guia d'ona, basat en la concordança de fases birrefringents, es realitza un làser d'infraroig mitjà de longitud d'ona llarga ajustable de banda ampla de baix llindar i alta eficiència, que millora l'eficiència de conversió quàntica en dos ordres de magnitud fins a un 74% en comparació amb el font de llum tradicional de conversió de freqüència no lineal d'un sol pas basat en un cristall a granel i redueix el llindar de generació de làser d'infrarojos mitjà existent en un ordre de magnitud. Aquest treball proporciona una nova direcció de recerca per a la generació de làser d'infraroig mitjà d'alta eficiència i una guia favorable per a la miniaturització d'altres cristalls birrefringents. L'article es publica com a generació d'infrarojos de llarga longitud d'ona d'octava altament eficient amb una eficiència quàntica del 74% en una guia d'ona χ (2) a Nature Communications.
L'equip de Liang Houkun a la Universitat de Sichuan ha fet un avenç significatiu en l'estudi de nous làsers d'infraroig mitjà en xip.
Diagrama de flux de fabricació de guies d'ones
Diagrama del dispositiu i característiques del làser de sortida
Aquest treball proporciona una nova direcció de recerca per a la generació de làser d'infraroig mitjà d'alta eficiència de pròxima generació i també proporciona una orientació favorable per a la miniaturització d'altres cristalls birrefringents.
