Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CASimagen: * ver másCrédito: por Ruixuan Yi, Xutao Zhang, Chen Li, Bijun Zhao, Jing Wang, Zhiwen Li, Xuetao Gan, Li Li, Ziyuan Li, Fanlu Zhang, Liang Fang, Naiyin Wang, Pingping Chen, Wei Lu, Lan Fu, Jianlin Zhao , Hark Hoe Tan y Chennupati JagadishLos láseres de nanocables (NW) con el NW actuando simultáneamente como medio de ganancia y cavidad óptica son atractivos para los sistemas de integración fotónica miniaturizados, que tienen ventajas de huella ultracompacta, fácil integración, bajo consumo de energía y potencial de producción a gran escala.Después de dos décadas de desarrollo, los láseres NW se han demostrado en una variedad de materiales, como semiconductores compuestos III-V y II-VI y perovskitas.Y la introducción de pozos cuánticos y puntos cuánticos en NW puede reducir aún más el umbral de emisión láser y mejorar la estabilidad de temperatura de los láseres NW.En los últimos años, el desarrollo de la epitaxia de área selectiva permite láseres de matriz NW con alta potencia de salida.Estos logros promueven en gran medida las aplicaciones de los láseres NW, incluidas las interconexiones ópticas, la detección, la visualización y la microscopía.Desafortunadamente, limitado por el rango espectral de ganancia específico inherente a los semiconductores, todavía hay algunas longitudes de onda incómodas que no se pueden lograr con los láseres NW, lo que reduce su aplicación.Aunque los picos de emisión de NW de semiconductores podrían cambiar teóricamente en un amplio rango controlando la composición de la aleación, existen muchos desafíos relacionados con el material para el crecimiento de NW.Por ejemplo, los láseres verdes InGaN NW todavía no se realizan debido a la alta densidad de dislocaciones en el pozo cuántico con alto contenido de indio.En la historia del desarrollo de los láseres empleados en el laboratorio y la industria, el rango de longitud de onda de operación del láser también está limitado por el medio de ganancia.Pero ahora, los láseres comerciales podrían proporcionar una salida coherente que va desde el ultravioleta hasta los THz.Una de las tecnologías más críticas es utilizar un cristal óptico no lineal externo para lograr conversiones paramétricas ópticas no lineales, incluida la generación de segundo armónico (SHG), generación de suma de frecuencia (SFG), generación de diferencia de frecuencia (DFG), amplificador paramétrico óptico ( OPA), oscilación paramétrica óptica (OPO), etc. Por ejemplo, el láser verde de alta potencia a 532 nm generalmente se realiza duplicando la frecuencia del láser Nd:YAG a 1064 nm a través del SHG.Además, en base a OPO u OPA, los láseres podrían sintonizarse continuamente más allá de 1000 nm en el rango de infrarrojo cercano.Estos éxitos inspiran la utilización de la conversión de frecuencia no lineal para ampliar el rango de longitud de onda de salida de los láseres NW.En un nuevo artículo publicado en Light Science & Application, un grupo de investigación dirigido por el profesor Xuetao Gan y el profesor Jianlin Zhao del Laboratorio Clave de Manipulación de Campos de Luz y Adquisición de Información, Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, y el Laboratorio Clave de Tecnología de Información Óptica de Shaanxi , School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, China y sus colaboradores han propuesto que la longitud de onda de trabajo del láser NW podría expandirse utilizando el efecto no lineal de segundo orden del cristal NW.Sin embargo, a diferencia de las soluciones tradicionales que utilizan un cristal externo no lineal, la solución propuesta aprovecha las altas no linealidades del propio III-V NW y el campo óptico fuertemente localizado dentro de la cavidad del láser para lograr la conversión de frecuencia (como se muestra en la Figura 1).Y los procesos ópticos no lineales de segundo orden podrían autorrealizarse de manera efectiva.Tenga en cuenta que no es práctico emplear láseres NW como fuente para bombear otro cristal no lineal para lograr la conversión de frecuencia debido a la baja potencia de salida de los láseres NW.En nuestro experimento, se cultivaron NW de núcleo/carcasa de GaAs/In0.16Ga0.84As de alta calidad mediante el método de epitaxia de área selectiva (SAE) y se transfirieron a un sustrato de SiO2/Si.Como se muestra en la Figura 2a, las dos facetas de los extremos planos funcionan como dos espejos paralelos y forman una cavidad de Fabry-Pérot como cavidad óptica para el láser.A partir de un NW con un solo modo de láser a 1016 nm, también se obtiene un fuerte pico de láser visible a 508 nm (Figura 2b).Al analizar la dependencia de la polarización de campo lejano con modelos numéricos (Figura 2c) y la dependencia de la intensidad (Figura 2d), se confirma que el modo láser visible a 508 nm se genera duplicando la frecuencia del modo láser fundamental (SHG), es decir, el proceso de conversión de frecuencia propia.Además de SHG, el efecto no lineal de segundo orden de III-V NW también admite otros procesos de mezcla de tres ondas, como SFG, DFG, etc., que también podrían utilizarse para extender la longitud de onda de salida de los láseres NW.En el experimento, se demuestra el láser multimodo en el infrarrojo cercano en un NW con un diámetro más grande, y se obtienen múltiples picos de láser en el rango de longitud de onda visible (que se muestra en la Figura 3).De acuerdo con el cálculo de la conversión de frecuencia y el experimento correspondiente, los modos de emisión de láser en estas longitudes de onda podrían correlacionarse directamente con las señales SHG y SFG de los modos de emisión de láser fundamentales.Tenga en cuenta que los procesos de mezcla de tres ondas de estos modos láser fundamentales también incluyen sus DFG, que podrían generar señales en el rango de longitud de onda del infrarrojo medio.Por ejemplo, se espera el DFG correspondiente de λ2 y λ4 (ω2-ω4) a la longitud de onda de 6678 nm.Sin embargo, limitados por el rango de espectro de los instrumentos de prueba, los investigadores no observaron la señal DFG.Al reducir aún más la diferencia de frecuencia de dos modos de láser fundamentales, la frecuencia de DFG podría desplazarse al rojo incluso a THz.Finalmente, los autores creían que al explotar el segundo efecto no lineal de los NW, los láseres NW de conversión de frecuencia propia propuestos brindan un nuevo camino para expandir la longitud de onda de trabajo de estos láseres, con aplicaciones potenciales en generadores, amplificadores y osciladores paramétricos ópticos. operando en un amplio rango de longitud de onda desde ultravioleta profundo hasta THz.Descargo de responsabilidad: AAAS y EurekAlert!no son responsables de la precisión de los comunicados de prensa publicados en EurekAlert!por instituciones contribuyentes o para el uso de cualquier información a través del sistema EurekAlert.Yaobiao Li Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CAS liyaobiao@ciomp.ac.cn Oficina: 86-431-861-76851Xuetao Gan Universidad Politécnica del Noroeste xuetaogan@nwpu.edu.cnLight Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CASCopyright © 2022 por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS)Copyright © 2022 por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS)