筑波大学 图1
红外激光(1350纳米)激发的非晶金刚石晶体的非线性发射光谱
SHG和THG分别在675纳米和450纳米同时产生
一张嵌入照片拍摄于非线性发射期间(SHG和THG)
学分:筑波大学 筑波大学应用物理系的研究人员利用破坏钻石晶体反转对称性的内部色心缺陷，展示了钻石的二阶非线性光学效应
这项研究可能会带来更快的互联网通信、全光计算机，甚至开辟一条通向下一代量子传感技术的道路
目前的光纤技术使用光脉冲来传输宽带数据，让你查看你的电子邮件，观看视频，以及互联网上的其他一切
主要的缺点是光脉冲很难相互作用，所以信息必须转换成电信号才能让你的计算机处理
具有基于光的逻辑处理的“全光学”系统将会更快更有效
这将需要新的、易于制造的非线性光学材料来调节光子的结合或分裂
现在，筑波大学的一组研究人员已经表明，人造钻石可以表现出二阶非线性响应
此前，科学家认为钻石晶格的反转对称性质只能支持较弱的奇数阶非线性光学效应，这取决于电场幅度提高到3、5等的幂次
但是研究小组表明，当引入色心——所谓的氮空位中心——时，钻石可以支持二阶非线性光学效应
在这些情况下，金刚石刚性晶格中两个相邻的碳原子被一个氮原子和一个空位所取代
这打破了反演的对称性，并允许偶数阶非线性过程发生，其中包括更多有用的结果，这些结果随着电场的平方而缩放
“我们的工作使我们能够在大块钻石中产生强大的二阶非线性光学效应，如二次谐波产生和电光效应，”资深作者穆尼基·哈斯教授说
该团队使用化学气相沉积单晶金刚石(来自元素六)，注入额外的氮离子以促进非挥发性中心的形成
当钻石被1350纳米的光激发时，他们观察到的发射光谱显示出清晰的二阶和三阶谐波峰(图1)
这些观测分别代表了两个或三个光子合并成一个更高能量的单个光子
“除了新的光子器件，钻石中NV中心的二阶非线性光学效应可能被用作电磁场量子传感的基础，”第一作者Dr
阿布里基姆说
因为钻石已经用于工业应用，所以它们具有相对容易应用于光学用途的优点
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