超快非線性光子學領域現(xiàn)在已成為眾多研究的焦點，因為它能在先進的芯片上光譜學和信息處理中可以實現(xiàn)大量的應用。后者尤其需要一種強烈的強度依賴性的光學折射率，它能以甚至超過皮秒時間尺度和適合集成光子學的亞毫米尺度來調制光學脈沖。

盡管在這一領域取得了巨大的進展，但目前還沒有為紫外線（UV）光譜范圍提供這種功能的平臺�，F(xiàn)在，包括EPFL在內的一個國際科學家團隊已經在一個由氮化鋁銦鎵制成的波導中實現(xiàn)了紫外光-物質混合態(tài)（"激子-極子"）的巨大非線性，該波導是固態(tài)照明技術（如白色LED）和藍色激光二極管背后的一種寬帶隙半導體材料。

波導結構示意圖

這項研究發(fā)表在《自然通訊》上，源自于謝菲爾德大學、圣彼得堡ITMO、查爾姆斯理工大學、冰島大學和EPFL基礎科學學院物理研究所的LASPE之間的合作。

科學家們使用了一個緊湊的100微米長的裝置測量了紫外線脈沖的超快非線性光譜增寬，其非線性比在普通紫外線非線性材料中觀察到的要大1000倍，這與非紫外線偏振子裝置相當。使用氮化鋁銦鎵是向用于先進光譜學和測量的新一代集成紫外非線性光源邁出的重要一步。

參與這項研究的EPFL的拉斐爾·布特說："該系統(tǒng)是一個高度穩(wěn)健和成熟的半導體平臺，在紫外光譜范圍內顯示出強激子光學轉換，并且在室溫下有著同樣的表現(xiàn)。系統(tǒng)中的非線性激子相互作用可與其他偏振子材料系統(tǒng)中的相互作用相媲美，例如砷化鎵和過氧化物，然而，它們不能同時在紫外線和室溫下工作。"

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