Разработано в миллион раз более эффективное зеркало для лазеров

Нелинейные оптические материалы широко используются в лазерных системах.

Однако для оказания сильных нелинейных оптических эффектов требуется высокая сила света и долгое распространение. Исследователи из Техасского университета в Остине и технического университета Мюнхена создали метаматериалы с оптическим эффектом, в миллион раз более мощным, если сравнивать с традиционными нелинейными материалами, и продемонстрировали преобразование частоты на пленках, в 100 раз более тонких, чем человеческий волос, с силой света, сопоставимой с той, что имеет лазерная указка.

Лазеры заняли прочное место во многих областях применения. И все же существуют длины волн, для которых пока нет систем, или, в лучшем случае, они слишком громоздкие и дорогие. С другой стороны, дистанционные датчики и медицина буквально взывают о компактных лазерных системах, например, с длинами волн в диапазоне от околоинфракрасных до терагерцовых.

И вот теперь группа ученых разработала нелинейное зеркало толщиной 400 нанометров, которое отражает выходной сигнал удвоенной частоты с настолько малой силой света, что она сравнима с аналогичным показателем лазерной указки. Новые нелинейные метаматериалы для данной силы на входе и толщины структуры производят примерно в миллион раз большую силу выходного сигнала удвоенной частоты, если сравнивать с самыми эффективными имеющимися нелинейными материалами.

Кроме того, поскольку конверсия частоты происходит в субдлинноволновом масштабе, новые нелинейные зеркала избавлены от строгого соответствия фазовой скорости входящих и исходящих волн, которое обычно усложняет нелинейные оптические эксперименты с большей частью нелинейных кристаллов.

Новые структуры смогут работать на различных частотах от околоинфракрасной до среднеинфракрасной и терагерцовой. Также они могут быть сконструированы так, чтобы производить огромную нелинейную реакцию на различные нелинейные оптические процессы, такие как вторая гармоника, например.