uma, Configuração experimental para experimento SHG de correspondência de quase-fase 3D. b-c, Ponto SHG em diferentes estados de polarização quando a direção de polarização da luz fundamental incidente está ao longo do eixo y (b) e eixo z (c). d-e, Intensidade relativa de SHG em diferentes estados de polarização quando a direção de polarização da luz fundamental incidente está ao longo do eixo y (d) e do eixo z (e). f, A relação entre o poder fundamental e o poder SH. Crédito:Chang Li, Xuping Wang, Yang Wu, Fei Liang, Feifei Wang, Xiangyong Zhao, Haohai Yu, Huaijin Zhang
Cristais fotônicos não lineares (NPCs) são materiais transparentes que têm uma suscetibilidade linear espacialmente uniforme, ainda uma susceptibilidade não linear quadrática modulada periodicamente. Esses materiais de engenharia são usados extensivamente para estudar a dinâmica de ondas não lineares e em muitas aplicações científicas e industriais. Nas últimas duas décadas, tem havido um esforço contínuo para encontrar uma técnica que permita a construção de NPCs tridimensionais (3-D). Tal capacidade permitirá muitos novos esquemas de manipulação e controle de interações ópticas não lineares.
Até agora, apenas dois NPCs 3-D artificiais foram construídos usando poling laser de femtosegundo em LiNbO ferroelétrico 3 e Ba 0,77 Ca 0,23 TiO 3 cristal. Contudo, ambos os cristais não lineares apresentam apenas domínios ferroelétricos ascendentes e descendentes e nenhuma polarização giratória espacialmente. Portanto, o ângulo de corte do cristal e a polarização da luz incidente ainda são limitados para utilizar o coeficiente não linear máximo. A rotação espacial 3-D de domínios ferroelétricos pode quebrar o requisito rígido de luz incidente em cristais fotônicos não lineares comuns, mas parece difícil de alcançar pela técnica tradicional de polimento elétrico ou de luz.
Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , cientistas do Laboratório de Materiais Cristais do Estado e do Instituto de Materiais Cristais, Shandong University, China, e colegas de trabalho mostraram um potássio-tantalato-niobato natural (KTa 0,56 Nb 0,44 O 3 , KTN) cristal fotônico não linear de perovskita com estruturas de domínio de Rubik espontâneas 3-D. Ele exibe a temperatura de Curie próxima à temperatura ambiente a 40 ° C. A estrutura do domínio de Rubik é composta por domínios de 90 ° e 180 ° com diferentes direções de polarização. Portanto, as estruturas de domínio ferroelétrico dispostas em cristal KTN forneceriam vetores recíprocos 3-D ricos para compensar a falta de correspondência de fase ao longo da direção arbitrária. Com base neste cristal fotônico não linear 3-D KTN, uma segunda geração de harmônico com ponto de padrão de quatro vezes foi demonstrada, que se provou ser a superposição de dois estados de polarização ortogonal em diferentes modos de difração não linear.
"O cristal KTN contém distribuições de polarização ferroelétrica 3-D correspondentes às suscetibilidades de segunda ordem reconfiguradas, que pode fornecer vetores recíprocos ricos para compensar a incompatibilidade de fase ao longo de uma direção arbitrária e polarização da luz incidente, "acrescentaram.
"O cristal KTN é facilmente compatível com as técnicas de gravação a laser, sugerindo assim oportunidades promissoras para criar modulação óptica não linear hierárquica. Portanto, este cristal fotônico não linear 3-D em ferroelétrico de perovskita encontraria uma ampla variedade de aplicações em comunicações ópticas, fontes de emaranhamento quântico, imagem não linear, e processamento de sinal no chip, "prevêem os cientistas.
