Компактная лазерная система демонстрирует 80% КПД для ультракоротких световых импульсов
Исследователи из Университета Турку в Финляндии разработали органический инфракрасный фотодиод, который достигает рекордного уровня чувствительности в устройствах, готовых к интеграции в различные приложения. Этот инфракрасный фотодиод может проложить путь для создания компактных датчиков с низким энергопотреблением для медицинских, экологических и носимых технологий.
Исследование [опубликована в Advanced Optical Materials].
Детектирование инфракрасного излучения — это процесс обнаружения теплового излучения или невидимого инфракрасного света. Все объекты и живые организмы излучают тепло, которое можно измерить и преобразовать в изображение или электрический сигнал. Инфракрасные детекторы используются в различных приложениях, таких как медицинская визуализация, системы мониторинга окружающей среды и машинное зрение.
Большинство инфракрасных детекторов основаны на неорганических материалах. Они обычно работают лучше, но более дороги и сложны в изготовлении, чем органические решения на основе углерода.
Органические детекторы являются перспективной альтернативой, поскольку они не только дешевле, но и легче, легко настраиваются и могут быть интегрированы с другими материалами. Однако большинство современных конструкций всё ещё зависят от толстых плёнок или внешних фильтров, которые увеличивают габариты и вызывают смещение цвета при освещении с разных направлений. Это ограничивает точность и применимость устройств на основе углерода, особенно в тонких портативных системах.
В недавнем исследовании учёные из Университета Турку в Финляндии решили эту проблему, разработав новые, более тонкие и эффективные технологии на основе поляритонов — гибридных состояний света и вещества, формирующихся внутри оптической микрополости.
Устройство демонстрирует исключительно узкую полосу обнаружения и сохраняет высокую чувствительность без отдельных фильтров, при этом его отклик является сверхбыстрым, а измеренная обнаружительная способность конкурентоспособна с ведущими органическими подходами.
«Мы демонстрируем, что инженерия на основе поляритонов — это не только концепция фундаментальной физики, но и практический путь решения реальных задач устройств, таких как угловая стабильность цвета и чувствительность в действительно тонкой архитектуре», — говорит ведущий автор Ахмед Габер Абдельмагид из Университета Турку.
Компактные лазеры высокой эффективности для ультракоротких световых импульсов
Лазеры, излучающие чрезвычайно короткие световые импульсы, отличаются высокой точностью и используются в производстве, медицине и исследованиях. Проблема: эффективные короткоимпульсные лазеры требуют много места и стоят дорого.
Исследователи из Университета Штутгарта разработали новую систему в сотрудничестве со Stuttgart Instruments GmbH. Она более чем в два раза эффективнее предыдущих систем, помещается на ладони и отличается универсальностью. Исследование опубликовано в журнале Nature.
«С нашей новой системой мы можем достичь уровней эффективности, которые ранее были практически недостижимы», — говорит профессор Харальд Гиссен, руководитель 4-го физического института в Университете Штутгарта.
Короткие световые импульсы генерируются в диапазоне нано-, пико- и фемтосекунд (то есть от нескольких миллиардных до квадриллионных долей секунды). Это позволяет им концентрировать большое количество энергии на небольшой площади в течение чрезвычайно короткого времени.
Запутанность с помощью генерации суммарной частоты между одиночными фотонами продемонстрирована впервые
Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT) успешно продемонстрировал запутывание с помощью генерации суммарной частоты (ГСЧ) между одиночными фотонами. Хотя нелинейные оптические эффекты одиночных фотонов давно признаны теоретически как мощные инструменты для продвижения квантовых протоколов связи, такие эффекты чрезвычайно слабы на уровне одиночных фотонов и никогда не применялись для квантовых операций.
Используя новейшие технологии NICT, включая высокоскоростные источники запутанных фотонных пар, малошумящие сверхпроводящие нанопроводные однофотонные детекторы и высокоэффективный нелинейный оптический кристалл, исследовательская группа впервые наблюдала ГСЧ между одиночными фотонами с беспрецедентным отношением сигнал/шум.
Нелинейные оптические материалы с коротким волновым диапазоном
Нелинейные оптические (НЛО) материалы играют жизненно важную роль в современных фотонных технологиях, способствуя развитию таких приложений, как преобразование частоты лазера, сверхбыстрое оптическое переключение и квантовая обработка информации.
Среди НЛО-кристаллов боратные системы долгое время оставались в авангарде НЛО-материалов коротковолнового диапазона (<280 нм) благодаря своей структурной адаптивности, широкому окну прозрачности и высокому порогу лазерного повреждения. Однако разработка НЛО-материалов следующего поколения сталкивается с критической проблемой: достижение достаточного двулучепреломления для коротковолнового фазового согласования при сохранении сильного эффекта генерации второй гармоники (ГВГ). Исследовательская группа из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук (КАН) приняла стратегию синергетической оптимизации для успешного синтеза трёх новых редкоземельных боратных фторидов: K2GdB3O6F2, Rb2LuB3O6F2 и Cs2LuB3O6F2. Их выводы недавно опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Все три соединения имеют короткие края среза ниже 200 нм. Примечательно, что Cs2LuB3O6F2 демонстрирует большой экспериментальный эффект удвоения частоты, измеряемый в 1,5 раза больше, чем у KH2PO4. Для Rb2LuB3O6F2 и Cs2LuB3O6F2 короткие длины волн фазового согласования типа I оцениваются в 210 нм и 202 нм соответственно, что указывает на их потенциал для обеспечения прямого вывода когерентного света с длиной волны 213 нм через процесс генерации пятой гармоники лазера Nd:YAG.