上圖所示，二次諧波效應實現了將入射的紅光轉換為藍光。而用太赫茲激光脈沖照射能顯著提高陶瓷的倍頻效應。
怎樣改變激光的顏色？一種流行的方法是使用所謂的二次諧波（SHG）效應，它使光的頻率加倍，從而改變其顏色。然而，若實現這種非線性效應，需要一個極性晶體，其中的結構的反轉對稱性被破壞。因此，發現能引起強倍頻的晶體是材料科學中一個重要的研究課題。
對非線性光學現象如二次諧波效應的觀測需要結構中具有有限的二階電極化率，它發生在任何極性結構中，而不需要對稱性的反轉和強激光脈沖。在這項工作中使用鈣鈦礦鈷氧化物BiCoO3，其中一個頂角氧原子沿c軸移動，在分子結構中形成一個Co-O5錐形結構，產生非對稱結構，并在室溫中就會有自發極化現象。
對激光脈沖，其實現了電場強度達到到約每厘米1 MV的太赫茲能量區域的強電磁波，是由Hideki Hirori和他的團隊利用國際電機及系統開發的，并實現了BiCoO3晶體的非線性超快控制。
東京工業大學的同事Yoichi Okimoto對于BiCoO3晶體在室溫下太赫茲照射下二次諧波強度的變化情況特別感興趣。值得注意的是，二次諧波效應空前增強了超過50%，這表明使用這種方式的太赫茲激光可以顯著改善非線性晶體的優點。此外，這種效應發生在100飛秒（10-13秒）的時間尺度，這可能適用于一些超高速光電子器件。
從物理機制上說，二次諧波信號的超快的增強可以理為在d-d躍遷過程即從電子穴的占用到不占用的過度，太赫茲脈沖的很寬的能帶內都是存在的。光激發的電子由于光電效應拉長了晶體中Co-O5錐形結構上的頂端的氧原子，從而增加其結構的極性（因此形成二階電極化率）。
在未來的研究中，研究重點將在于光激發狀態的BiCoO3和其它極性氧化物材料的高階非線性光學響應，以及使用太赫茲脈沖實現這些特殊材料機械細節的快速測量上。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
