Het gebied van ultrasnelle niet-lineaire fotonica is nu de focus geworden van talrijke studies, omdat het een groot aantal toepassingen in geavanceerde on-chip spectroscopie en informatieverwerking mogelijk maakt. Vooral dat laatste vereist een sterk intensiteitsafhankelijke optische brekingsindex die optische pulsen sneller kan moduleren dan zelfs picoseconde tijdschalen en op submillimeterschalen die geschikt zijn voor geïntegreerde fotonica.

Ondanks de enorme vooruitgang die op dit gebied is geboekt, er is momenteel geen platform dat dergelijke functies biedt voor het ultraviolette (UV) spectrale bereik, dat is waar breedbandspectra gegenereerd door niet-lineaire modulatie kunnen worden gebruikt voor nieuwe on-chip ultrasnelle chemische en biochemische spectroscopie-apparaten.

Nutsvoorzieningen, een internationaal team van wetenschappers, waaronder EPFL, heeft een gigantische niet-lineariteit van UV-hybride licht-materietoestanden ("exciton-polaritonen") tot kamertemperatuur bereikt in een golfgeleider gemaakt van AlInGaN, een halfgeleidermateriaal met een brede bandgap achter de solid-state verlichtingstechnologie (bijvoorbeeld witte LED's) en blauwe laserdiodes.

Gepubliceerd in Natuur Communicatie, de studie is een samenwerking tussen de Universiteit van Sheffield, ITMO Sint-Petersburg, Chalmers University of Technology, de Universiteit van IJsland, en de LASPE bij EPFL's Institute of Physics of the School of Basic Sciences.

De wetenschappers gebruikten een compact 100 um lang apparaat, om een ​​ultrasnelle niet-lineaire spectrale verbreding van UV-pulsen te meten met een niet-lineariteit die 1000 keer groter is dan die waargenomen in gewone niet-lineaire UV-materialen, wat vergelijkbaar is met niet-UV polariton-apparaten.

Het gebruik van AlInGaN is een belangrijke stap in de richting van een nieuwe generatie geïntegreerde niet-lineaire UV-lichtbronnen voor geavanceerde spectroscopie en metingen. "Het AlInGaN-systeem is een zeer robuust en volwassen halfgeleiderplatform dat sterke excitonische optische overgangen vertoont tot kamertemperatuur in het UV-spectrale bereik, " zegt Raphaël Butté van EPFL, die aan de studie hebben meegewerkt.