从显微镜到光纤传输数据，再到现代量子技术，光在科学和工业中发挥着重要作用。特别是改变光的颜色——因此是频率和波长——的方法在现代应用中是非常重要的。这些方法需要使用非线性晶体。例如，在这样的晶体中，两个特定频率的光子
可以转换成一个频率是其两倍的光子——比如，两个红色光子转换成一个蓝色光子。

 

然而，要做到这一点，光通常必须以特定的方向和特定的偏振击中晶体。这种所谓的相位匹配往往严重限制了实际应用。博士带领的研究团队通过ETH量子电子学研究所瑞秋田庄教授一起群卢西奥Isa的材料,现在已经开发了一种方法可以获得高效倍频没有这样的微调,和传统方法相比也有其他优势。

 

看似不可调和的方法

 

研究人员的方法可以大致总结为:小胜于大，混乱胜于有序。听起来很神秘,但田庄的团队已经为自己制定的任务同样是一个大谜题:“一个更好的和更广泛适用的倍频,我们想结合两种方法并不适合在一起”,的Romolo有些说,领导这个项目的博士后框架的玛丽- Sk ?odowska-Curie奖学金。

 

在第一种方法中，不是使用一个单一的大晶体，而是使用许多单个晶体轴指向随机方向的微型晶体的组合。这样，就不再需要严格控制入射光束的方向。在众多的微型晶体中，有一些朝向有利的，也有一些朝向不利的，但总的来说，它们总是会产生大量的倍频光。“这听起来违反直觉”，Savo承认，杏耀招商“我们的一些同事真的对以这种方式使用无序的想法感到困惑——但它确实有效!”

 

第二种方法是基于共振的增强作用。例如，如果微型晶体是球形的，直径大致等于光的波长，球体内的强度会因球体壁反射的光波而成倍增加，因此也会产生双倍频率的光。因此，为了同时最佳地利用这两种效应，研究人员希望将一种无序的晶体粉末塑成微米大小的球体，以利用光的共振增强。他们打算用于此目的的钛酸钡晶体必须非常小，只有大约50纳米大小，因此它们足够透明，可以让光线多次穿过它们，从而在微球中产生共振。

 

在喝咖啡休息时给小费

 

“所以，我们有了这个伟大的想法，但是不知道如何把许多微小的纳米晶体变成完美的微球， 杏耀娱乐总代团队教程，”Savo说。“后来有一天，我们在喝咖啡休息的时候遇到了卢西奥·伊萨，并告诉了他我们的问题——他马上就为我们想出了一个主意。”Isa的建议是将纳米晶体粉末溶解在水中，将溶液与油混合，最后用力摇动所有东西——类似于用醋和油做的醋油沙司。在这一过程产生的乳化液内部，水晶体溶液会形成微小的气泡，水就从气泡中逐渐通过油蒸发。最终，无序纳米晶体的微小、形状完美的球体得以保留，这正是Grange和她的合作者们想要的。“从这个提示开始，与Isa小组的合作就开始了”，Grange说:“顺便说一句，这种事先没有计划的自发合作通常是最有成效的。当然，我们立即尝试了伊萨的配方。”

 

通用性和材料节约

 

这个配方奏效了——甚至比人们想象的还要好。“由无序的纳米晶体构成的微小球体的频率加倍工作与入射光的方向无关，并且可以在很大的频率范围内工作。”这使得它比传统晶体倍频功能更多功能。最重要的是，研究人员用更少70%的材料获得了同样的倍频光产量。普通晶体的光产量超过一定的尺寸后就停止增长，与此相反，光产量随着微球体积的增大而继续增加。