Generación armónica compacta en el Reststrahlenband utilizando una matriz de resonadores de anillo dividido metálico incrustados en grafeno

La generación armónica es el resultado de una fuerte interacción no lineal entre la luz y la materia. Es una tecnología clave para la óptica, ya que permite la conversión de señales ópticas a frecuencias más altas. Debido a su respuesta óptica no lineal intrínsecamente grande y eléctricamente ajustable, se ha utilizado grafeno para la generación de altas armónicas, pero hasta ahora, solo a frecuencias < 2 THz y con láseres de mesa ultrarrápidos de alta potencia o estructuras basadas en aceleradores. Aquí, demostramos la generación de la tercera armónica a 9.63 THz al bombear ópticamente grafeno de una sola capa, acoplado a una matriz de resonadores de anillo dividido circular (CSRR), con un láser de cascada cuántica (QCL) de frecuencia 3.21 THz. Combinado con la alta no linealidad del grafeno, la confinación del modo proporcionada por el CSRR bombeado ópticamente aumenta la densidad de potencia de bombeo, así como la de la tercera armónica, permitiendo la generación armónica. Este enfoque permite el acceso potencial a un rango de frecuencias (6-12 THz) donde las fuentes compactas siguen siendo difíciles de obtener, debido al Reststrahlenband de los semiconductores típicos de III-V.