光子學(xué)，即操縱光的科學(xué)，在現(xiàn)代電子學(xué)中有各種各樣的應(yīng)用，如信息技術(shù)、半導(dǎo)體和醫(yī)療設(shè)備等。因此，全球的研究人員都專注于尋找新的方法來促進(jìn)光子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。但是，挑戰(zhàn)在于按預(yù)期優(yōu)化“光子生成”過程，這對所有基于光子的應(yīng)用都是至關(guān)重要的。

　　在最近發(fā)表在《納米快報(bào)》( Nano Letters )上的一項(xiàng)研究中，韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究所（DGIST）的一組研究人員開發(fā)了一種新的機(jī)制，以最大限度地提高2D材料中光子轉(zhuǎn)換的效率。

　　科學(xué)家們通過探索一種名為“非線性二次諧波產(chǎn)生”（SHG）的方法實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。在這種 光學(xué) 過程中，兩個(gè)頻率相同的光子與非線性材料相互作用，產(chǎn)生能量翻倍的新光子，從而導(dǎo)致頻率加倍。

　　領(lǐng)導(dǎo)該團(tuán)隊(duì)的李教授表示：“光子的有效生成是開發(fā)光子器件的關(guān)鍵。在我們的研究中，我們開發(fā)了一個(gè)原子層材料中光子轉(zhuǎn)換的超快過程，以創(chuàng)新基于光子的應(yīng)用。”

　　在他們的研究中，科學(xué)家們將重點(diǎn)放在一種名為二氯化鎢（WSe2）的2D材料上，這種材料具有獨(dú)特的波段特性，由各種“共振點(diǎn)”組成，對“光子”的吸收反應(yīng)靈敏。

　　李教授說：“我們重點(diǎn)研究了二烯鎢這一特性，并揭示了通過最大化雙共振模式轉(zhuǎn)換光子‘顏色’的新過程。”在二次諧波產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，研究人員提出了一種名為“雙共振光學(xué)頻率產(chǎn)生”（SFG）的新方法，在該方法中，他們分別選擇了WSe2中的兩個(gè)共振點(diǎn)，稱為A和D激子。

　　使用這種方法，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用兩個(gè)激發(fā)脈沖（ω1和ω2）照射WSE 2時(shí)，把其中一個(gè)脈沖（ω1）調(diào)諧到A激子，和頻率（ω1＋ω2）調(diào)諧到D激子時(shí)，信號比單諧振模高20倍。

　　不僅如此，在相同條件下，該方法產(chǎn)生的強(qiáng)度比二次諧波產(chǎn)生的強(qiáng)度高1個(gè)數(shù)量級。

　　李教授說：“我們提出的雙共振 頻率產(chǎn)生 方法不僅為非線性光譜和微觀方法，而且為非線性光學(xué)和使用二維半導(dǎo)體的技術(shù)提供了新的科學(xué)見解。我們的研究有可能為基于光子的應(yīng)用提升到一個(gè)新的水平，通過更好的光學(xué)成像設(shè)備，降低醫(yī)學(xué)診斷費(fèi)用。”