Les convertisseurs de fréquence font un grand pas vers la miniaturisation des lasers

"L'optique non linéaire est actuellement un monde macroscopique, mais nous voulons le rendre microscopique", a déclaré Chiara Trovatelloa, une étudiante postdoctorale qui a travaillé sur la recherche dans le laboratoire de James Schuck, professeur agrégé de génie mécanique à Columbia.

L'appareil - une fraction de la taille des convertisseurs de couleurs conventionnels - pourrait produire de nouveaux types de puces de circuits optiques ultrapetites et faire progresser l'optique quantique, ont déclaré les chercheurs. Les appareils qui utilisent des lasers doivent souvent pouvoir déployer différentes couleurs de lumière laser. Par exemple, un pointeur laser vert est produit par un laser infrarouge qui est converti en une couleur visible par un matériau macroscopique. Bien que les chercheurs utilisent des techniques optiques non linéaires pour modifier la couleur de la lumière laser, les matériaux utilisés de manière conventionnelle doivent être relativement épais pour que la conversion des couleurs se produise efficacement. Le disulfure de molybdène (MoS2) est l'un des dichalcogénures de métaux de transition les plus étudiés, qui sont des matériaux 2D pouvant être pelé en couches atomiquement minces. Des couches simples de MoS2 peuvent convertir efficacement les fréquences lumineuses, mais elles sont trop minces pour être utilisées pour construire des appareils. Les cristaux plus gros de MoS2 ont tendance à être plus stables sous une forme sans conversion de couleur. Pour fabriquer les cristaux nécessaires, connus sous le nom de 3R-MoS2, l'équipe a travaillé avec le fournisseur commercial de matériaux 2D HQ Graphene. Les chercheurs ont caractérisé l'efficacité avec laquelle les dispositifs construits à partir de piles de MoS2 de moins de 1 μm d'épaisseur convertissent les fréquences lumineuses aux longueurs d'onde des télécommunications pour produire différentes couleurs.

À l'aide de 3R-MoS2, les chercheurs ont testé l'efficacité avec laquelle des échantillons d'épaisseur variable convertissaient la fréquence de la lumière. Des capteurs spéciaux sont généralement nécessaires pour enregistrer la lumière produite par un échantillon, et cela prend beaucoup de temps pour le faire, a déclaré Xinyi Xu, doctorante au laboratoire de Schuck. "Avec 3R-MoS2, nous avons pu voir l'amélioration extrêmement importante presque immédiatement", a-t-il déclaré. L'équipe a enregistré ces conversions aux longueurs d'onde des télécommunications.