un, Configurazione sperimentale per l'esperimento SHG 3D quasi-phase-matching. avanti Cristo, SHG spot in diversi stati di polarizzazione quando la direzione di polarizzazione della luce fondamentale incidente è lungo l'asse y (b) e l'asse z (c). d-e, Intensità relativa di SHG in diversi stati di polarizzazione quando la direzione di polarizzazione della luce fondamentale incidente è lungo l'asse y (d) e l'asse z (e). F, La relazione tra potenza fondamentale e potenza SH. Credito:Chang Li, Xuping Wang, Yang Wu, Fei Liang, Feifei Wang, Xiangyong Zhao, Haohai Yu, Huaijin Zhang
I cristalli fotonici non lineari (NPC) sono materiali trasparenti che hanno una suscettibilità lineare spazialmente uniforme, ancora una suscettibilità quadratica non lineare periodicamente modulata. Questi materiali ingegnerizzati sono ampiamente utilizzati per lo studio della dinamica delle onde non lineari e in molte applicazioni scientifiche e industriali. Negli ultimi due decenni, c'è stato uno sforzo continuo per trovare una tecnica che consentirà la costruzione di NPC tridimensionali (3D). Tale capacità consentirà molti nuovi schemi di manipolazione e controllo delle interazioni ottiche non lineari.
Finora, solo due NPC 3D artificiali sono stati costruiti utilizzando il laser a femtosecondi in LiNbO . ferroelettrico 3 e Ba 0,77 Circa 0.23 TiO 3 cristallo. Però, entrambi i cristalli non lineari presentano solo domini ferroelettrici up-down e nessuna polarizzazione spazialmente rotante. Perciò, l'angolo di taglio del cristallo e la polarizzazione della luce incidente sono ancora limitati per utilizzare il massimo coefficiente non lineare. La rotazione spaziale 3D dei domini ferroelettrici può rompere il rigido requisito sulla luce incidente nei comuni cristalli fotonici non lineari, ma sembra difficile da raggiungere con la tradizionale tecnica elettrica o leggera.
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, e collaboratori hanno mostrato un naturale potassio-tantalato-niobato (KTa 0,56 Nb 0.44 oh 3 , KTN) cristallo fotonico non lineare di perovskite con strutture di dominio di Rubik spontanee 3-D. Esibisce la temperatura di Curie vicina alla temperatura ambiente a 40 ° C. La struttura del dominio di Rubik è composta da domini a 90 ° e 180 ° con diverse direzioni di polarizzazione. Quindi, le strutture del dominio ferroelettrico disposte nel cristallo KTN fornirebbe ricchi vettori reciproci 3-D per compensare il disallineamento di fase lungo una direzione arbitraria. Sulla base di questo cristallo fotonico non lineare 3-D KTN, è stata dimostrata una seconda generazione armonica con spot pattern quadruplo, che si dimostra essere la sovrapposizione di due stati di polarizzazione ortogonali in differenti modi di diffrazione non lineare.
"Il cristallo KTN contiene distribuzioni di polarizzazione ferroelettrica 3-D corrispondenti alle suscettività del secondo ordine riconfigurate, che può fornire ricchi vettori reciproci per compensare il disallineamento di fase lungo una direzione arbitraria e la polarizzazione della luce incidente, " hanno aggiunto.
"Il cristallo KTN è facilmente compatibile con le tecniche di scrittura laser, suggerendo così opportunità promettenti per creare una modulazione ottica non lineare gerarchica. Perciò, questo cristallo fotonico non lineare 3-D nei materiali ferroelettrici perovskite troverebbe un'ampia varietà di applicazioni nelle comunicazioni ottiche, fonti di entanglement quantistico, immagini non lineari, e elaborazione del segnale su chip, "predicono gli scienziati.
