Pesquisadores da Escola de Pós-Graduação em Engenharia e do Centro de Informação Quântica e Biologia Quântica da Universidade de Osaka revelaram um novo dispositivo de segunda geração harmônica (SHG) de estado sólido que converte radiação infravermelha em luz azul. Este trabalho pode levar a uma fonte prática de luz ultravioleta de uso diário para esterilização e desinfecção.
Recentemente, fontes de luz ultravioleta profundas (DUV) têm atraído muita atenção na esterilização e desinfecção. Para realizar um efeito bactericidal, garantindo a segurança do usuário, é desejável uma faixa de comprimento de onda de 220-230 nm. Mas fontes de luz DUV nesta faixa de comprimento de onda que são duráveis e altamente eficientes ainda não foram desenvolvidas. Embora os dispositivos de conversão de comprimento de onda sejam candidatos promissores, os materiais convencionais de conversão de comprimento de onda ferroelétrico não podem ser aplicados a dispositivos DUV devido à borda de absorção.
Uma vez que semicondutores de nitreto, como nitreto de gálio e nitreto de alumínio, têm não linearidade óptica relativamente alta, eles podem ser aplicados a dispositivos de conversão de comprimento de onda. Devido à sua transparência para 210 nm, o nitreto de alumínio é particularmente adequado para dispositivos de conversão de comprimento de onda DUV. No entanto, perceber estruturas com polaridade periodicamente invertida como dispositivos convencionais de conversão de comprimento de onda ferroelétrica tem se mostrado bastante difícil.
Os pesquisadores propuseram um novo dispositivo monolítico de conversão de comprimento de onda de microcavidade sem uma estrutura invertida por polaridade. Uma onda fundamental é aprimorada significativamente na microcavidade com dois refletores bragg distribuídos (DBR), e as segundas ondas harmônicas contra-propagantes são emitidas eficientemente em fase de um lado. Como primeiro passo para uma fonte de luz DUV prática, um dispositivo de microcavidade de nitreto de gálio foi fabricado através da tecnologia de microfabricação, incluindo gravura seca e gravura úmida anisotropica para paredes laterais DBR verticais e lisas. Ao obter uma onda azul sh, a eficácia do conceito proposto foi demonstrada com sucesso.
"Nosso dispositivo pode ser adaptado para usar uma gama mais ampla de materiais. Eles podem ser aplicados à emissão de luz ultravioleta profunda ou até mesmo à geração de pares de fótons de banda larga", diz o autor sênior Masahiro Uemukai. Os pesquisadores esperam que, como essa abordagem não dependa de materiais ou estruturas periodicamente invertidas, tornará os futuros dispositivos ópticos não lineares mais fáceis de construir.
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