소형화 및 고효율 중적외선 레이저는 최근 몇 년간 중적외선 분야에서 연구의 초점이 되어 왔으며, 이는 중적외선 분광 검출, 초고감도 분자 원격 감지 및 실시간 환경 모니터링에서 큰 의미를 갖습니다. 비선형 주파수 변환을 기반으로 하는 온칩 중적외선 레이저는 초광대역 스펙트럼 출력 및 초단 펄스 여기를 달성할 수 있는 능력으로 인해 양자 캐스케이드 레이저 외에 소형화된 중적외선 레이저를 위한 가장 유망한 솔루션 중 하나로 간주됩니다. 그러나 이러한 유형의 중적외선 레이저에 대한 현재 연구는 주로 실리콘, 게르마늄 등을 기반으로 하는 3차 비선형 도파관 플랫폼에 중점을 두고 있으며, 이를 실현하기 위해서는 종종 복잡하고 미세한 도파관 분산 변조와 소형 공진 공동이 필요합니다. 고효율 중적외선 레이저 출력. 따라서 비선형 주파수 변환을 기반으로 하는 간단하고 효율적인 온칩 중적외선 레이저 생성에 대한 탐색은 시급히 해결해야 할 기술적 과제입니다.
위의 주요 요구 사항과 과제를 바탕으로 쓰촨 대학교 전자 및 정보 기술 학부의 Liang Houkun 팀은 Shenzhen University of Technology의 Yang Huan 팀과 함께 처음으로 복굴절 결정의 온칩 통합을 성공적으로 실현했습니다. "재료의 2차 비선형 응답이 3차 비선형 응답보다 훨씬 크다"는 원칙을 바탕으로 웨이퍼 본딩, 광학 연마, 레이저 직접 기록 등 기존의 성숙한 기술과 결합하여 고효율 온칩 복굴절 결정을 개발합니다. 웨이퍼 본딩, 광학 연마, 레이저 직접 기록 등 기존의 성숙한 기술을 결합하여 최초로 복굴절 결정의 온칩 통합을 성공적으로 실현했으며 비선형 주파수 변환을 기반으로 하는 새로운 중적외선 도파관 플랫폼을 개발했습니다. 복굴절 위상 정합을 기반으로 한 도파관 크기 설계를 통해 저임계치, 고효율 광대역 파장 가변 장파장 중적외선 레이저가 구현되어 양자 변환 효율이 기존 레이저에 비해 최대 74%까지 2배 향상되었습니다. 벌크 크리스털을 기반으로 하는 기존의 단일 통과 비선형 주파수 변환 광원은 기존 중적외선 레이저 생성 임계값을 한 단계 정도 줄입니다. 이 연구는 차세대 고효율 중적외선 레이저 생성을 위한 새로운 연구 방향을 제시하고 다른 복굴절 결정의 소형화에 유리한 지침을 제공합니다. χ(2) 도파관에서 74% 양자 효율을 갖는 고효율 옥타브에 걸친 장파장 적외선 생성이 Nature Communications에 게재되었습니다.
쓰촨대학교의 Liang Houkun 팀은 새로운 온칩 중적외선 레이저 연구에서 상당한 진전을 이루었습니다.
도파관 제작 흐름도
장치 다이어그램 및 출력 레이저 특성
이 연구는 차세대 고효율 중적외선 레이저 생성을 위한 새로운 연구 방향을 제시하고 다른 복굴절 결정의 소형화에 유리한 지침도 제공합니다.
