Los convertidores de frecuencia dan un gran paso hacia la miniaturización de los láseres

"La óptica no lineal es actualmente un mundo macroscópico, pero queremos hacerlo microscópico", dijo Chiara Trovatelloa, estudiante de posdoctorado que trabajó en la investigación en el laboratorio de James Schuck, profesor asociado de ingeniería mecánica en Columbia.

El dispositivo, una fracción del tamaño de los convertidores de color convencionales, podría producir nuevos tipos de chips de circuitos ópticos ultrapequeños y una óptica cuántica avanzada, dijeron los investigadores. Los dispositivos que usan láser a menudo necesitan poder desplegar diferentes colores de luz láser. Por ejemplo, un puntero láser verde es producido por un láser infrarrojo que se convierte en un color visible por un material macroscópico. Aunque los investigadores usan técnicas ópticas no lineales para cambiar el color de la luz láser, los materiales usados ​​convencionalmente deben ser relativamente gruesos para que la conversión de color ocurra de manera eficiente. El disulfuro de molibdeno (MoS2) es uno de los dicalcogenuros de metales de transición más estudiados, que son materiales 2D que pueden pelado en capas atómicamente delgadas. Las capas individuales de MoS2 pueden convertir frecuencias de luz de manera eficiente, pero son demasiado delgadas para usarlas en la construcción de dispositivos. Los cristales más grandes de MoS2 tienden a ser más estables en una forma de conversión sin color. Para fabricar los cristales necesarios, conocidos como 3R-MoS2, el equipo trabajó con el proveedor comercial de material 2D HQ Graphene. Los investigadores caracterizaron la eficiencia con la que los dispositivos construidos a partir de pilas de MoS2 de menos de 1 μm de espesor convierten las frecuencias de luz en longitudes de onda de telecomunicaciones para producir diferentes colores.

Usando 3R-MoS2, los investigadores probaron la eficiencia con la que muestras de diferentes espesores convertían la frecuencia de la luz. Por lo general, se necesitan sensores especiales para registrar la luz producida por una muestra, y les lleva mucho tiempo hacerlo, dijo Xinyi Xu, estudiante de doctorado en el laboratorio de Schuck. "Con 3R-MoS2, pudimos ver la mejora extremadamente grande casi de inmediato", dijo. El equipo registró estas conversiones en longitudes de onda de telecomunicaciones.