Преобразователи частоты делают большой шаг к миниатюризации лазеров

«Нелинейная оптика в настоящее время представляет собой макроскопический мир, но мы хотим сделать его микроскопическим», — сказала Кьяра Трователло, аспирантка, работавшая над исследованиями в лаборатории Джеймса Шука, доцента кафедры машиностроения в Колумбийском университете.

По словам исследователей, это устройство, размером лишь небольшую часть обычных преобразователей цвета, может производить новые виды сверхмалых микросхем оптических схем и продвигать квантовую оптику. Устройства, использующие лазеры, часто должны иметь возможность излучать лазерный свет разных цветов. Например, зеленая лазерная указка создается с помощью инфракрасного лазера, который преобразуется в видимый цвет с помощью макроскопического материала. Хотя исследователи используют нелинейные оптические методы для изменения цвета лазерного света, обычно используемые материалы должны быть относительно толстыми, чтобы преобразование цвета происходило эффективно. Дисульфид молибдена (MoS2) является одним из наиболее изученных дихалькогенидов переходных металлов, которые представляют собой 2D-материалы, которые можно очищенный на атомарно тонкие слои. Одиночные слои MoS2 могут эффективно преобразовывать световые частоты, но они слишком тонкие, чтобы их можно было использовать для создания устройств. Более крупные кристаллы MoS2, как правило, более стабильны в форме, не меняющей цвет. Чтобы изготовить необходимые кристаллы, известные как 3R-MoS2, команда работала с коммерческим поставщиком 2D-материалов HQ Graphene. Исследователи охарактеризовали, насколько эффективно устройства, построенные из стопок MoS2 толщиной менее 1 мкм, преобразуют световые частоты на длинах волн телекоммуникаций для создания разных цветов.

Используя 3R-MoS2, исследователи проверили, насколько эффективно образцы различной толщины преобразуют частоту света. Для регистрации света, излучаемого образцом, обычно необходимы специальные датчики, и на это уходит много времени, говорит Синьи Сюй, аспирант лаборатории Шука. «Благодаря 3R-MoS2 мы смогли практически сразу увидеть чрезвычайно значительное улучшение», — сказал он. Команда зафиксировала эти преобразования на длинах волн телекоммуникаций.