Ученые из США разработали новое решение для повышения эффективности преобразования длины волны. Для этого они использовали нежелательное, но естественное явление — поверхностное состояние полупроводника.

Исследователи из Калифорнийского университета разработали более эффективный способ преобразования света из одной длины волны в другую, что открывает возможности для улучшения работы систем визуализации, зондирования и связи. Группа специалистов представила решение для повышения эффективности преобразования длин волн путем изучения нежелательного, но естественного явления — поверхностного состояния полупроводника.

Эти состояния возникают, когда поверхностные атомы имеют недостаточное количество других атомов, с которыми они могут связываться, что приводит к нарушению атомной структуры. Эти неполные химические связи создают препятствия для электрических зарядов, проходящих через полупроводниковые устройства, и влияют на их производительность.

«Было предпринято множество попыток подавить эффект поверхностных состояний в полупроводниковых устройствах, не понимая, что они обладают уникальными электрохимическими свойствами, которые могут обеспечить беспрецедентные функциональные возможности устройств», — отметили ученые.

«Благодаря новой структуре преобразование длины волны происходит легко и без дополнительного источника энергии, когда входящий свет пересекает поле», — отмечают ученые.

Исследователи успешно и эффективно преобразовали пучок света с длиной волны 1550 нанометров в терагерцовую часть спектра с длиной волны от 100 микрометров до 1 миллиметра. Команда продемонстрировала эффективность преобразования длины волны, встроив новую технологию в эндоскопический зонд, который можно использовать для детальной визуализации и спектроскопии in-vivo с помощью терагерцовых волн.

Без этого метода преобразования длин волны для получения таких же терагерцовых волн потребовалось бы в 100 раз больше оптической мощности, чего не могут обеспечить тонкие оптические волокна, используемые в эндоскопическом зонде.