توليد الضوء الأزرق بواسطة التوافقي الثالث باستخدام مرنان بصري صغير متحكم فيه وموزع

ما نعتبره "لونًا" يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالطول الموجي للضوء. تقتصر الأطوال الموجية التي يمكن أن يشعر بها الإنسان على حوالي 400 إلى 800 نانومتر. (طول 1 نانومتر هو جزء من مليار من 1 متر). بالطبع، يمكن اعتبار موجات الراديو وموجات الراديو المتنقلة موجات، ولكن لها أطوال موجية تتراوح بين سم إلى متر، والتي يمكن للبشر رؤيتها بالعين المجردة ممكن.

أعلنا هذه المرة عن طريقة تستخدم جهازًا يسمى مرنان حلقي السيليكا مصنوع من الزجاج لتوليد الضوء المرئي (الضوء المرئي للعين) بطول موجة مستهدفة وبكفاءة مستهدفة. إن مدخلات الضوء الأصلية إلى الرنان هي شعاع ليزر يبلغ طوله حوالي 1550 نانومتر، وهو ضوء غير مرئي يستخدم بشكل أساسي للاتصالات البصرية. ومع ذلك، يمكن تحويله إلى ضوء مرئي عن طريق تحويل الطول الموجي (الجيل التوافقي الثالث) داخل الرنان. جرت محاولات لتوليد الضوء المرئي باستخدام الجيل التوافقي الثالث، لكن الأطوال الموجية المولدة اقتصرت على اللون الأخضر إلى الأحمر.

من خلال التصميم الأمثل لبنية الرنان ووضع الرنين (المسار الذي يمر من خلاله الضوء)، أكدنا توليد الضوء الأزرق بطول موجة يبلغ 438 نانومتر، والذي كان من الصعب توليده في السابق. وتظهر النتائج التجريبية في الأشكال (أ) و (ب) و (ج). علاوة على ذلك، أثبتنا أن الطول الموجي المتولد يمكن التحكم فيه بشكل صارم من خلال النظر في التشتت (الاعتماد على الطول الموجي لمؤشر الانكسار الذي يتصوره الضوء). كما ذكرنا سابقًا، لاحظ بحثنا السابق بالفعل ألوانًا تتراوح من الأخضر إلى الأحمر، لذلك [http://www.phot.elec.keio.ac.jp/ja/research2016_11/]يمكن القول الآن أنه يمكن توليد نطاق الضوء المرئي بأكمله تقريبًا باستخدام تحويل الطول الموجي باستخدام مرنان بصري مجهري. [الشكل (د)]

الرنانات الضوئية الدقيقة عبارة عن أجهزة صغيرة للغاية (يبلغ قطرها حوالي 50 ميكرومترًا) يمكن دمجها على شريحة، لذلك من المتوقع أن يتم استخدامها كمحولات طول موجية مدمجة للغاية ومصادر للضوء المرئي في المستقبل.