Primeira observação de geração de alta harmônica em metais refratários robustos

Fig. 1: Configuração experimental. Um pulso de laser de 2,3 ciclos (comprimento de onda central 770 nm) foi passado através de dois polarizadores de grade de fio e uma placa de meia onda. Ele foi focado com um espelho de foco na amostra de TiN dentro de uma câmara de vácuo. A amostra foi montada em um estágio XY motorizado, permitindo sua translação sem realinhar a ótica. A radiação de alta harmônica gerada (HHG) passou por uma fenda, difratou-se de uma grade VUV curva e atingiu o detector de placa de microcanais de imagem (MCP). O espectro VUV observado foi fotografado com uma câmera CCD. Crédito: DOI: 10.1038 / s41467-021-25224-z

A geração de harmônicos elevados a partir de metais abre um elo entre os harmônicos sólidos e plasmáticos. A geração de alta harmônica (HHG) é o campo de criação de fótons de alta frequência a partir de lasers de baixa frequência. HHG é a pedra angular da óptica não linear, com aplicações em espectroscopia, ciência attossegundo e assim por diante. Neste estudo, os pesquisadores usaram nitreto de titânio para obter HHG em metais refratários pela primeira vez.

No futuro, isso pode abrir caminho para focar a radiação em nanoescala para uso em nanomaquinação, nanofabricação e aplicações médicas, bem como aprimoramento de HHG para a geração de pentes de frequência para a próxima geração de relógios nucleares.

Alexandra Boltasseva, a Professora Ron and Dotty Garvin Tonjes de Engenharia Elétrica e de Computação. O trabalho interdisciplinar de Boltasseva mescla nano-óptica, ciência de materiais e aprendizado de máquina para permitir uma nova geração de dispositivos para óptica ultrafina e ultra-rápida, circuito fotônico / quântico mais denso e armazenamento de dados, sensor de ambiente hostil, aplicações biomédicas, conversão de energia e espaço -temperatura, dispositivos quânticos eficientes.

Vladimir M. Shalaev, o distinto professor Bob e Anne Burnett de Engenharia Elétrica e de Computação e diretor científico de nanofotônica no Centro de Nanotecnologia Birck em Purdue’s Discovery Park. Shalaev é reconhecido por seus estudos pioneiros de óptica linear e não linear de compostos nanofotônicos aleatórios, metamateriais ópticos projetados e projetados artificialmente, plasmonics e fotônica quântica.

Os pesquisadores combinaram o nitreto de titânio, um metal refratário criado pelos grupos de pesquisa Shalaev-Boltasseva, que tem uma tolerância de laser excepcionalmente alta, com pulsos de laser extremamente curtos que consistem em apenas algumas oscilações de campo elétrico. A tolerância ao laser 10 vezes maior do nitreto de titânio do que o ouro permitiu aos pesquisadores atingi-lo com radiação de alta intensidade, emitindo luz de comprimento de onda menor a até 110 nm, no regime ultravioleta de vácuo pela primeira vez em um metal.

Publicado em 16/09/2021 00h14

Artigo original:

Estudo original: