研究人员设计出一种具有光捕获和变色功能的晶体

五年前，斯坦福大学博士后学者Momchil Minkov遇到了一个他急不可待解决的难题。他的非线性光学领域的核心是将光从一种颜色转换为另一种颜色的装置——这一过程对于电信、计算和激光设备和科学领域的许多技术都很重要。但是Minkov想要一个同时捕捉两种颜色的光的装置，这是一个复杂的壮举，可以极大地提高光转换过程的效率，他希望它是微观的。 

 “当我在瑞士攻读博士学位时，意大利帕维亚大学的达里奥·杰拉斯（Dario Gerace）第一次接触到这个问题。当时我试着去做这方面的研究，但很难做到。从那以后，它就一直在我的脑海里。偶尔，我会向我所在领域的某个人提起，他们会说这几乎是不可能的。” 

 为了证明几乎不可能仍然是可能的，Minkov和斯坦福大学电气工程教授Shanhui Fan制定了用非常规的两部分形式创造晶体结构的指南。他们的解决方案的细节于近日在《光学 Optica》杂志上发表，其中Gerace是合著者。现在，这个团队开始为实验测试构建理论化的结构。

 

上图所示为研究人员设计的插图。为了控制和保持两个波长的光，这种微观的平板结构中的孔被安排和调整尺寸。这张图片上的比例尺是2纳米，即20亿分之一米。

限制光线的方法 

任何遇到绿色激光指示器的人都能看到非线性光学的作用。在激光指向器内部，一个晶体结构将激光从红外线转换成绿色。（绿色激光对人们来说更容易看到，但只制造绿色激光的组件却不那么常见。）这项研究的目的是在更小的空间内实现类似的波长减半转换，由于光束之间的复杂相互作用，这可能会导致能源效率的大幅提高。 

该小组的目标是利用光子晶体腔来强迫两束激光共存，光子晶体腔可以将光聚焦在一个微小的体积中。然而，现有的光子晶体空腔通常只局限于一个波长的光，其结构高度定制以适应这一波长。 

因此，这些研究人员设计了一种结构，它结合了两种不同的方法来限制光，一种是抓住红外线，另一种是抓住绿色，所有这些方法仍然包含在一个微小的晶体中，而不是形成一个统一的结构来完成这一切。