La condizione di corrispondenza di fase è il criterio chiave per un'efficiente conversione di frequenza non lineare. Qui, Scienziati in Cina hanno impiegato una tecnica aggiuntiva di fase periodica (APP) per soddisfare la condizione di corrispondenza di fase nel cristallo di quarzo e hanno dimostrato sperimentalmente l'efficiente conversione di frequenza non lineare dalla regione spettrale del visibile a quella dell'ultravioletto profondo. La teoria dell'APP e la radiazione visibile ai raggi ultravioletti profondi avrebbero rivoluzionato la fotonica non lineare di prossima generazione e le loro ulteriori applicazioni.

La conversione di frequenza ottica non lineare è una tecnica importante per estendere la lunghezza d'onda dei laser che è stata ampiamente utilizzata nella tecnologia moderna. L'efficienza della conversione di frequenza dipende dalla relazione di fase tra le onde luminose interagenti. L'elevata efficienza di conversione richiede un adattamento di fase soddisfacente. Però, a causa della proprietà di dispersione dei cristalli ottici non lineari, si verifica sempre un disallineamento di fase; così, le condizioni di adattamento di fase dovrebbero essere progettate in modo speciale. Esistono due tecniche ampiamente utilizzate per l'adattamento di fase:l'adattamento di fase a birifrangenza (BPM) e l'adattamento di quasi fase (QPM). Normalmente, Il BPM utilizza le proprietà di birifrangenza naturale dei cristalli ottici non lineari, e QPM è principalmente focalizzato sull'inversione periodica dei domini ferroelettrici. Però, la maggior parte dei cristalli ottici non lineari non contiene né birifrangenza sufficiente né domini ferroelettrici controllabili. Perciò, è urgente sviluppare nuove vie per incontrare l'adattamento di fase in cristalli non lineari arbitrari e in ampi intervalli di lunghezze d'onda.

In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , scienziati dello State Key Laboratory of Crystal Materials e Institute of Crystal Materials, Università di Shandong, Cina, ha proposto un concetto basato sui principi di base della trasformazione di frequenza non lineare, fase periodica aggiuntiva (APP) dall'allineamento del disturbo, che può intercettare il canale di trasmissione dell'energia della luce non lineare alla luce fondamentale e compensare le fasi non corrispondenti. Il concetto di APP significa che dopo la propagazione della luce alla lunghezza di coerenza Lc, la differenza di fase generata _PD è stata compensata dalla differenza di fase aggiuntiva Δφ_APP con Δφ_APP+Δφ_PD=2mπ (m è l'intero). Basato sul concetto di APP, una struttura periodica ordinata/disordinata viene introdotta nel quarzo cristallino mediante la tecnologia di scrittura laser a femtosecondi per ottenere un'uscita efficace dall'ultravioletto all'ultravioletto profondo alla lunghezza d'onda di 177,3 nm. Più interessante, l'adattamento di fase APP può eliminare le limitazioni dei materiali birifrangenti e ferroelettrici sulla conversione di frequenza non lineare e dovrebbe essere applicabile a tutti i cristalli non lineari non centrosimmetrici per ottenere un'uscita efficace a qualsiasi lunghezza d'onda nella gamma di trasmissione dei materiali.

"Al meglio delle nostre conoscenze, la generazione di 177,3 nm dell'ultravioletto profondo con corrispondenza di fase è stata ottenuta per la prima volta tramite cristallo di quarzo con un'elevata efficienza di 1,07 , " hanno aggiunto.

"Questa strategia APP può fornire un percorso versatile per cristalli non lineari arbitrari nella lunghezza d'onda della banda larga. Ancora più importante, questo allineamento ordine/disordine aggiunge un parametro fisico variabile nei sistemi ottici, portando così alla rivoluzione di prossima generazione nella modulazione non lineare o lineare e nella fotonica classica o quantistica, "prevedono gli scienziati.