На кафедре квантовой электроники разработали нано-преобразователи света

Учёные кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова создали компактные преобразователи частоты светового излучения. Разработанная технология будет использоваться в области нанофотоники (область физики, изучающая взаимодействие света с наноразмерными объектами). Статья была опубликована в журнале Physical Review B.

«Нашей основной задачей была разработка новых типов компактных преобразователей частоты оптического излучения. В настоящее время для этого используются объемные кристаллы из специальных материалов. Размер этих кристаллов колеблется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Это неприемлемо для использования их в нанофотонике», — рассказывает Борис Афиногенов, автор исследования, научный сотрудник кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ.

В качестве основы для создания преобразователей учёные использовали фотонные кристаллы. Это многослойные кристаллические структуры с толщиной слоёв около 100 нанометров, обладающие диэлектрическими свойствами. У таких кристаллов есть фотонная запрещённая зона — диапазон длин волн, которые полностью отражаются от образца.

Для создания преобразователей исследователи покрыли фотонный кристалл плёнкой металла толщиной около 30 нанометров. Благодаря этому, учёные добились того, что свет в запрещённой зоне кристалла начал не отражаться, а наоборот, концентрироваться. Из-за такой концентрации светового излучения в кристалле начинают генерироваться так называемые гармоники — волны с частотой, превышающей изначальную в два (для второй гармоники), три (для третьей гармоники) и более раз. Таким образом можно изменять частоту входящего излучения. Это свойство созданных систем на основе фотонных кристаллов и было использовано учёными для разработки наноразмерных преобразователей оптического излучения.

«Поскольку использованный нами метод крайне чувствителен к геометрии образца, он может быть применен для создания сенсоров наночастиц и биологических объектов с исключительно низким уровнем фонового сигнала», — комментирует Андрей Федянин, профессор, руководитель лаборатории нанооптики и метаматериалов МГУ. 

Работа была выполнена в рамках мегагранта Министерства образования и науки «Нелинейная и экстремальная нанофотоника».

Материал подготовлен в рамках проекта Наука-МГУ