Fase-aanpassingsconditie is het belangrijkste criterium voor efficiënte niet-lineaire frequentieconversie. Hier, Wetenschappers in China gebruikten een extra periodieke fase (APP) -techniek om te voldoen aan de fase-aanpassingsconditie in kwartskristal en demonstreerden experimenteel de efficiënte niet-lineaire frequentieconversie van het zichtbare naar het diep-ultraviolette spectrale gebied. De APP-theorie en gegenereerde zichtbare tot diep-ultraviolette straling zou een revolutie teweegbrengen in de niet-lineaire fotonica van de volgende generatie en hun verdere toepassingen.

Niet-lineaire optische frequentieomzetting is een belangrijke techniek om de golflengte van lasers te verlengen, die op grote schaal wordt gebruikt in de moderne technologie. De efficiëntie van frequentieomzetting hangt af van de faserelatie tussen de op elkaar inwerkende lichtgolven. Een hoge conversie-efficiëntie vereist een bevredigende fase-aanpassing. Echter, vanwege de dispersie-eigenschap van niet-lineaire optische kristallen, fase mismatch komt altijd voor; dus, fase-afstemmingsvoorwaarden moeten speciaal worden ontworpen. Er zijn twee veelgebruikte technieken voor fase-aanpassing:dubbele breking fase-aanpassing (BPM) en quasi-fase-aanpassing (QPM). Normaal gesproken, BPM maakt gebruik van de natuurlijke dubbelbrekingseigenschappen van niet-lineaire optische kristallen, en QPM is voornamelijk gericht op de periodieke inversie van ferro-elektrische domeinen. Echter, de meeste niet-lineaire optische kristallen bevatten noch voldoende dubbele breking, noch controleerbare ferro-elektrische domeinen. Daarom, het is dringend nodig om nieuwe routes te ontwikkelen om te voldoen aan phase-matching in willekeurige niet-lineaire kristallen en in brede golflengtebereiken.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , wetenschappers van het State Key Laboratory of Crystal Materials en Institute of Crystal Materials, Shandong-universiteit, China, stelde een concept voor op basis van de basisprincipes van niet-lineaire frequentietransformatie, extra periodieke fase (APP) van de uitlijning van de stoornis, die het energietransmissiekanaal van niet-lineair licht naar fundamenteel licht kan onderscheppen en niet-overeenkomende fasen kan compenseren. Het APP-concept betekent dat nadat het licht zich voortplant op de coherentielengte Lc, het gegenereerde faseverschil Δφ_PD werd gecompenseerd door het extra faseverschil Δφ_APP met Δφ_APP+Δφ_PD=2mπ (m is het gehele getal). Gebaseerd op het APP-concept, een periodieke geordende/ongeordende structuur wordt in kristalkwarts geïntroduceerd door femtoseconde laserschrijftechnologie om een ​​effectieve output te bereiken van ultraviolet tot diep-ultraviolet bij een golflengte van 177,3 nm. interessanter, de APP-fase-aanpassing kan de beperkingen van dubbelbrekende en ferro-elektrische materialen op niet-lineaire frequentieconversie wegwerken en zou van toepassing moeten zijn op alle niet-centrosymmetrische niet-lineaire kristallen voor het bereiken van een effectieve output bij elke golflengte in het transmissiebereik van de materialen.

"Voor zover wij weten, de fase-gematchte diep-ultraviolet 177,3 nm generatie werd voor het eerst bereikt via kwartskristal met een hoog rendement van 1,07‰, " voegden ze eraan toe.

"Deze APP-strategie kan een veelzijdige route bieden voor willekeurige niet-lineaire kristallen in breedbandgolflengte. Wat nog belangrijker is, deze orde/wanorde-uitlijning voegt een variabele fysieke parameter toe aan optische systemen, wat leidt tot een revolutie van de volgende generatie in niet-lineaire of lineaire modulatie en klassieke of kwantumfotonica, ' voorspellen de wetenschappers.