Исследователи из Национального института стандартов и технологий (Гейтерсберг, США) уже несколько лет изучают оптические устройства на основе нитрида кремния, которые обладают особым свойством: входящее лазерное излучение преобразуется в два луча с разными частотами.
Ученые показали, что данный процесс превращения можно создать с помощью кольцевого микрорезонатора, который может быть размещен на чипе. Свет, циркулируя по кольцу, генерирует высокую интенсивность, чтобы нитрид кремния преобразовал входящий луч в 2 луча, которые соединяются и передаются в волновод. Цвет лазерного луча, получаемого на выходе, определяется размером кольцевого микрорезонатора и длиной волны входящего излучения. Так как на одном чипе можно изготовить множество микрорезонаторов разных размеров, данный метод предоставляет возможность, используя только один входной лазер и один чип, получить на выходе широкий диапазон лазерного изучения.
Тем не менее, на практике данный процесс оказался крайне неэффективным, было преобразовано менее 0,1% входящего излучения. Основная потеря эффективности связана сплохой связью между кольцом и волноводом. Модифицировав волновод, ученые получили эффективность преобразования входящего излучения 29% и выходную оптическую мощность 20 мВт для диапазонов длин волн от видимого излучения до инфракрасного. Хотя исследования были ограничены преобразованием только инфракрасного излучения в видимое, команда ученых планирует расширить свою работу на видимый диапазон спектра.
Источники: Improved chip-scale color conversion lasers could enable many next-generation quantum devices (phys.org), Efficient chip-based optical parametric oscillators from 590 to 1150 nm: APL Photonics: Vol 7, No 12 (scitation.org), High-performance Kerr microresonator optical parametric oscillator on a silicon chip | Nature Communications