Conversores de frequência dão grande passo em direção à miniaturização dos lasers

"A ótica não linear é atualmente um mundo macroscópico, mas queremos torná-lo microscópico", disse Chiara Trovatelloa, estudante de pós-doutorado que trabalhou na pesquisa no laboratório de James Schuck, professor associado de engenharia mecânica da Columbia.

O dispositivo – uma fração do tamanho dos conversores de cores convencionais – poderia produzir novos tipos de chips de circuito óptico ultrapequenos e avançar a óptica quântica, disseram os pesquisadores. Os dispositivos que usam lasers geralmente precisam ser capazes de implantar diferentes cores de luz laser. Por exemplo, um ponteiro laser verde é produzido por um laser infravermelho que é convertido em uma cor visível por um material macroscópico. Embora os pesquisadores usem técnicas ópticas não lineares para alterar a cor da luz do laser, os materiais usados ​​convencionalmente devem ser relativamente espessos para que a conversão de cores ocorra com eficiência. O dissulfeto de molibdênio (MoS2) é um dos dicalcogenetos de metais de transição mais estudados, que são materiais 2D que podem descascado em camadas atomicamente finas. Camadas únicas de MoS2 podem converter frequências de luz com eficiência, mas são muito finas para serem usadas na construção de dispositivos. Cristais maiores de MoS2 tendem a ser mais estáveis ​​em uma forma de conversão sem cor. Para fabricar os cristais necessários, conhecidos como 3R-MoS2, a equipe trabalhou com o fornecedor comercial de materiais 2D HQ Graphene. Os pesquisadores caracterizaram com que eficiência os dispositivos construídos a partir de pilhas de MoS2 com menos de 1 μm de espessura convertem frequências de luz em comprimentos de onda de telecomunicações para produzir cores diferentes.

Usando o 3R-MoS2, os pesquisadores testaram a eficiência com que amostras de diferentes espessuras converteram a frequência da luz. Sensores especiais geralmente são necessários para registrar a luz produzida por uma amostra, e isso leva muito tempo, disse Xinyi Xu, estudante de doutorado no laboratório de Schuck. "Com o 3R-MoS2, pudemos ver o aumento extremamente grande quase imediatamente", disse ele. A equipe registrou essas conversões em comprimentos de onda de telecomunicações.