Pesquisadores do Graphene Flagship mostraram pela primeira vez a geração de terceiro harmônico ajustável por gate no grafeno. Essa pesquisa, liderado pela Graphene Flagship Partner University de Cambridge, em colaboração com o Politecnico di Milano e IIT-Istituto Italiano di Tecnologia em Genova e publicado em Nature Nanotechnology , poderia habilitar comutadores ópticos de banda larga no chip para transporte de dados em sistemas ópticos.

A geração de harmônicos ópticos é a criação de novas frequências (cores) quando a luz de alta intensidade interage com um material não linear. A Terceira Geração de Harmônicos (THG) pode criar luz com três vezes a energia da luz incidente. O THG explora uma interação não linear entre a luz de alta intensidade de um laser e um material. Os efeitos ópticos não lineares são explorados em uma variedade de aplicações, incluindo tecnologia a laser, processamento de materiais e telecomunicações. Em princípio, todos os materiais podem gerar novas frequências de luz por THG, no entanto, a eficiência desse processo é normalmente pequena e não pode ser controlada externamente. O grafeno tem forte interação de matéria leve e uma forte resposta não linear de terceira ordem, portanto, oferece um grande potencial para o THG.

Graphene Partners de Cambridge, Milano, e Genova mostrou experimentalmente, pela primeira vez, Gate sintonizável THG em grafeno. O controle elétrico da resposta óptica não linear de um material permite aplicações como interruptores ajustáveis ​​de porta e conversores de frequência. Os pesquisadores mostraram que o forte THG no grafeno pode ser controlado por um campo elétrico externo e também aumentado em eficiência em uma largura de banda ultralarga.

Este tipo de interruptor óptico THG disponibilizará mais 'cores' para serem usadas em espectroscopia, permitindo aos pesquisadores obter uma nova compreensão da matéria. Os interruptores ópticos Grafeno THG também podem aproveitar frequências ópticas anteriormente não utilizadas para transmitir dados ao longo de cabos ópticos, aumentando a quantidade de dados que podem ser transmitidos e, portanto, aumentar a velocidade dos dados.

"Nosso trabalho mostra que a eficiência de geração de terceiro harmônico no grafeno pode ser aumentada em mais de 10 vezes ajustando um campo elétrico aplicado. O controle elétrico do aprimoramento de terceiro harmônico pode ser alcançado em uma largura de banda ultralarga, pavimentando o caminho para conversores de frequência de banda larga eletricamente sintonizáveis ​​para aplicações em comunicações ópticas e processamento de sinal, "disse o autor principal do jornal, Giancarlo Soavi, do Cambridge Graphene Center, Universidade de Cambridge, REINO UNIDO.

Atualmente, existem dispositivos comerciais que usam óptica não linear para interruptores ópticos em espectroscopia. Contudo, o uso de grafeno para THG pode permitir a integração em dispositivos que operam em uma largura de banda ultralarga. "Nossa pesquisa inicial demonstra a viabilidade dessa abordagem, então agora queremos nos aproximar da produção de dispositivos integrados em fibras ópticas e guias de onda, "disse Soavi.

"Os autores descobriram novamente algo único sobre o grafeno:a capacidade de ajuste do THG em uma ampla faixa de comprimento de onda. À medida que mais e mais aplicações são totalmente ópticas, este trabalho abre caminho para uma infinidade de tecnologias, "disse o professor do ICREA Frank Koppens do ICFO (The Institute of Photonic Sciences), Barcelona, Espanha, que é o líder do Pacote de Trabalho de Fotônica e Optoeletrônica dentro da Nave Grafeno.

Professora Andrea C. Ferrari, Diretor de Ciência e Tecnologia da Capitânia do Grafeno, e Presidente do seu Painel de Gestão, acrescentou "O grafeno nunca deixa de surpreender quando se trata de óptica e fotônica. A Nave Grafeno fez um investimento significativo para estudar e explorar as propriedades ópticas do grafeno. Este trabalho colaborativo pode levar a dispositivos ópticos trabalhando em uma faixa de frequências mais ampla do que nunca , permitindo, assim, um maior volume de informações a serem processadas ou transmitidas. "