一种光学混频器

频率混频器是一种将电磁波相合以产生新频率波的非线性器件。混频器是现代射频技术中普遍存在的组件，并广泛用于微波信号处理。开发适用于光学频率的通用频率混频器仍具挑战：此类器件通常依赖弱非线性光学过程，因而必须满足相位匹配条件。本工作中，我们利用基于 GaAs 的介电超表面展示一种光学频率混频器，其同时产生覆盖紫外到近红外（NIR）光谱范围的十一个新频率。我们的方法结合强本征材料非线性、增强电磁场以及宽松的相位匹配要求，使七种不同的非线性光学过程同时发生。具体而言，当由两束飞秒 NIR 脉冲泵浦时，我们观察到二次、三次与四次谐波产生、和频产生、双光子吸收诱导光致发光、四波混频与六波混频。此类超紧凑光学混频器可催生生物学、化学、传感、通信与量子光学中的大量应用。